4 Suddivisione in tratti significativi del torrente Marina

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1 4 Suddivisione in tratti significativi del torrente Marina 4.1 Descrizione della procedura seguita per la suddivisone in tratti significativi I fattori che influiscono sulle caratteristiche generali di un sistema naturale (come ad esempio un corso d acqua) sono molti e variano sensibilmente nello spazio e nel tempo. L accuratezza con cui si vanno ad analizzare tali variazioni dipende dalle finalità del lavoro. Poiché non si possono tenere in conto tutte le variazioni che intervengono nel sistema, si dove effettuare una schematizzazione adatta a soddisfare le esigenze dello studio che si vuole intraprendere. Nel caso del trasporto solido di un alveo naturale a fondo mobile intervengono numerosi fattori, che possono essere riassunti in modo schematico in due categorie: i fattori morfologici-geometrici (andamento plano-altimetrico, caratteristiche delle sezioni trasversali, forme fluviali, granulometria ecc.) e i fattori idraulici (portate liquide). In questo capitolo sono state analizzate le caratteristiche morfologicogeometriche del torrente Marina. Lo scopo dell analisi è stato quello di individuare dei tratti fluviali che potessero essere ritenuti relativamente uniformi dal punto di vista del trasporto solido. Nei capitoli successivi è stato, infatti, analizzato il trasporto solido del torrente Marina sia sezione per sezione sia a scala di tratto. In questo capitolo sono stati dunque individuati i tratti per poter effettuare questo secondo tipo di analisi. Per poter effettuare tale suddivisione si è seguito la procedura schematizzata in figura

2 Analisi della morfologia fluviale in campagna Analisi cartografica e di rilievi topografici Individuazione delle forme fluviali Analisi granulometrica sedimenti del fondo Definizione andamento plano-altimetrico Individuazione variazioni del deflusso liquido Schede di riconoscimento geomorfologico Suddivisione in tratti significativi Figura 4-1. Schema della procedura seguita per la suddivisione in tratti significativi per il trasporto solido del torrente Marina Come prima cosa è stata effettuata un analisi in campagna per stabilire le caratteristiche morfologiche generali del corso d acqua. Attraverso un primo sopralluogo sono state individuate le diversità macroscopiche lungo l asta del torrente. Inizialmente è stato stabilito se le caratteristiche dell alveo fossero naturali oppure soggette a interventi antropici. Il torrente Marina infatti, è sottoposto, in maniera sempre più consistente verso valle, ad interventi che ne limitano le tendenze naturali, come ad esempio briglie, muri di contenimento, riprofilature dell alveo e delle sponde, e canalizzazione. Comunque, fino al ponte della Strada Provinciale (dove comincia appunto la canalizzazione dell alveo), è stato possibile applicare i concetti di morfologia fluviale, anche se talvolta con qualche riserva. 77

3 Dopo aver stabilito dove effettuare lo studio delle forme fluviali, si è proceduto ad un analisi più accurata in cui sono state prese in considerazione le caratteristiche dell area di fondo valle attorno al torrente, in particolare osservando la morfologia dei rilievi e l uso del suolo i quali possono modificare in maniera sensibile la risposta del bacino agli afflussi meteorici. In seguito si è proceduto con l analisi vera e propria delle forme fluviali, soffermandosi sulle caratteristiche del canale, delle barre, dell alveo di piene rive, della pianura inondabile e di eventuali terrazzi. Sono state valutate le possibili tendenze evolutive sia altimetriche (incisione e deposito) sia planimetriche (allargamento e restringimento), che potevano essere desunte dalle evidenze di campagna. Si è valutato il tipo di flusso della corrente, la presenza di opere trasversali eventualmente non indicate sulla cartografia, le caratteristiche e le condizioni delle sponde fluviali magari soggette ad eventuali processi d instabilità. Sono state poi rilevate alcune grandezze che non era possibile ricavare dalle carte: si è stimata la larghezza del canale e la larghezza dell alveo attivo necessaria per applicare le formule del trasporto solido e fare considerazioni sui valori della portata dominante; si è valutata anche l altezza del livello ad alveo pieno, per stabilire la quota a cui si trova l eventuale pianura inondabile. In seguito sono state analizzate le caratteristiche sedimentologiche dell alveo, effettuando una serie di campionamenti (in totale 8 sul Marina e 1 sull affluente principale Marinella di Legri). Per poter condurre con criterio tutte queste operazioni in modo da considerare la maggior parte degli aspetti possibili si è fatto uso delle schede di riconoscimento geomorfologico proposte da Thorne (1998), le cui caratteristiche vengono 78

4 sinteticamente illustrate di seguito, rimandando all Appendice per la loro consultazione completa. Le schede sono suddivise in 5 sezioni principali, ognuna suddivisa a sua volta in più parti in cui viene approfondito il tema principale della sezione. Sezione n 1: informazioni generali del progetto e del sito in cui si sta conducendo l analisi. Sezione n 2: descrizione generale dell area e del fondovalle. Gli obbiettivi di questa scheda sono: descrivere le caratteristiche fisiche, geomorfologiche del territorio e l eventuale presenza di attività antropiche nella valle; il secondo obbiettivo è quello di mettere in luce le relazioni verticali e laterali del canale con il fondovalle. Sezione n 3: descrizione dell alveo. In questa scheda si concentra l attenzione sul canale valutando alcune grandezze geometriche della sezione, le caratteristiche della corrente, i sedimenti del fondo. Sezione n 4: descrizione sponda sinistra. In questa scheda vengono analizzate le caratteristiche della sponda sinistra, il tipo di materiale, la geometria, la vegetazione, eventuali fenomeni d instabilità. Sezione n 5: descrizione sponda destra. E identica alla precedente. Nell ambito di questa tesi sono state compilate quattro schede di rilevamento geomorfologico: una a valle del guado Seccianico, una a monte del guado Cascina, una in località Le Torri, una a monte della località il Pratello. Le prime due schede sono state compilate in sezioni sufficientemente lontane dai rispettivi guadi, in modo da non risentirne gli effetti. Le quattro schede compilate sono riportate in appendice, mentre le sezioni presso cui sono stati compilate sono indicate in tavola

5 Non tutte le sezioni sono state compilate in modo completo, sia perché non tutte le informazioni richieste dalla scheda erano d interesse per questo studio sia perché, talvolta, non era possibile effettuare una stima certa delle informazioni richieste Dopo aver raccolto le informazioni rilevabili di campagna, sono stati analizzati i dati cartografici disponibili. In particolare è stato valutato l andamento altimetrico del torrente, cercando di individuare dei tratti caratterizzati da un valore pressoché costante di pendenza, tenendo in considerazione l eventuale presenza di opere trasversali che potessero modificare il profilo o creare una sorta di discontinuità locale (ad esempio, briglie, soglie o salti nella roccia). Per il calcolo delle pendenze è stato utilizzato un profilo longitudinale ottenuto dai seguenti rilievi: 32 sezioni fornite dallo Studio Hydea in corrispondenza di ponti, passerelle, guadi, briglie e soglie; alcune sezioni rilevate per il lavoro relativo alle indagini geologico-tecniche di supporto al Piano Regolatore Generale del comune di Calenzano, effettuate dallo Studio Geologico Eco; 27 sezioni di contabilità rilevate nel 1996 dal Genio Civile di Prato in occasione dei lavori di rialzamento dell'argine sinistro nel tratto compreso fra il ponte ferroviario e il ponte di via Einstein, effettuati a seguito dell evento alluvionale del Come verifica dei risultati ottenuti, le pendenze sono state confrontate con quelle ricavate su una cartografia 1:2000. Si è poi valutato l andamento planimetrico del torrente anche se non ha mostrato configurazioni di particolare interesse, tenendo anche conto che già da lungo tempo risulta confinato all interno di muri di contenimento vicini all alveo di piene rive. 80

6 Infine si è analizzato il reticolo idrografico per valutare in quale punto vi fosse l immissione di affluenti di una certa importanza, capaci quindi di variare le portate liquide in modo considerevole, ed eventualmente anche la granulometria dell alveo. Le analisi condotte sono state effettuate dalla località La Cassiana fino all immissione del torrente Nuovo Garille. Lo studio non è stato condotto fino allo sbocco in Bisenzio, perché nell ultimo tratto si doveva andare a considerare l influenza dell affluente Nuovo Garille che ha un bacino paragonabile a quello del Marina. Trattandosi di una poche centinaia di metri, si è escluso dallo studio questo tratto. In base a tutte queste considerazioni sono stati individuati 11 tratti significativi lungo il torrente Marina la cui posizione è indicata nella tavola 3-1, di ciascun tratto viene fatta una descrizione estesa e vengono indicate le grandezze ricavate durante i sopralluoghi. I tratti individuati (indicati in tavola 4-1) sono i seguenti: Tratto 0: da località la Cassiana all immissione del fosso Seccianico. Tratto 1: dall immissione del fosso Seccianico al guado Cascina. Tratto 2: dal guado Cascina all immissione del fosso Vezzano. Tratto 3: dall immissione del fosso Vezzano al ponte di Carraia. Tratto 4: dal ponte di Carraia al guado La Chiusa. Tratto 5: dal guado La Chiusa alla briglia il Pratello. Tratto 6: dalla briglia il Pratello alla passerella Le Bartoline. Tratto 7: dalla passerella Le Bartoline al ponte Strada Provinciale. Tratto 8: dal ponte della Strada Provinciale al ponte FF.SS. Tratto 9: dal ponte FF.SS al ponte via Einstein. Tratto 10: dal ponte via Einstein all immissione torrente Nuovo Garille. 81

7 0 km Tavola 4-1. Suddivisione in tratti significativi: i cerchi in rosso indicano le sezioni di inizio tratto e accanto a ciascuno è indicato il numero che lo identifica. 82

8 4.2 Descrizione dei tratti Tratto 0: da località la Cassiana all immissione del fosso Seccianico Il tratto è lungo circa 200 metri ed è caratterizzato da una pendenza media pari a 2.05%; in corrispondenza della sezione in località La Cassiana l area del bacino sottesa dal torrente Marina è pari a 9.78 Km 2. Il tratto in questione è situato nella zona collinare del bacino, come testimonia anche l elevato valore della pendenza di fondo alveo (il più elevato rispetto a tutti gli altri tratti). I versanti intorno sono ricoperti in prevalenza da boschi facendo eccezione per la collina dove è situata la cava di calcare e l autostrada A1. L alveo, al momento del sopralluogo (novembre 2000), è stato ritenuto in condizioni naturali, senza interventi antropici, quindi si sono potute analizzare le caratteristiche delle forme fluviali. Il tratto in questione risulta avere un andamento lievemente sinuoso con qualche barra alternata e talvolta qualche affioramento roccioso. Questo tratto è caratterizzato da un alveo attivo piuttosto ristretto (larghezza media 5.3 m) e da una pianura inondabile molto bassa, circa un 0.8 m dalla quota di fondo alveo. Questo significa che la pianura inondabile risulta essere inondata piuttosto frequentemente, anche più volte in un anno, seppure in genere si assume che questo accada in media una volta ogni 1-3 anni. Le sponde, alte appena 1m, sono verticali e non sono soggette a nessun fenomeno d instabilità. Si può osservare la presenza di numerose specie arboree molto alte e fitte, la cui età è stata stimata intorno ai anni. La presenza di una così fitta vegetazione anche molto alta e l assenza di un percorso diretto che porti a questo tratto di torrente analizzato (si è dovuto risalire il fiume camminando lungo l alveo), ci ha fatto 83

9 supporre che non vi sia stato da lungo tempo nessun intervento antropico significativo.questi alberi crescono molto prossimi al bankfull, ma non sono interessati da fenomeni d instabilità, ciò si può dedurre dalla loro crescita praticamente verticale e dall assenza di radici esposte. Non si sono osservate né evidenze che potessero far pensare ad un incisione o viceversa al deposito. Nel complesso quindi questo tratto risulta essere in equilibrio dinamico sia lateralmente che verticalmente. Al tratto è stato assegnato un numero pari a 0 perché in seguito si devono fare a priori delle ipotesi di equilibrio dinamico (che in questo caso sono confermate dalle evidenze di campagna), quindi per questioni di forma si è preferito far partire al numerazione da 0 anziché da 1 per differenziarlo rispetto agli altri. Tratto 1: dall immissione del fosso Seccianico al guado Cascina In corrispondenza dell immissione del fosso Seccianico è stato fatto iniziare un nuovo tratto. Questo affluente infatti è il quarto come ordine di importanza rispetto a tutti gli affluenti del torrente Marina (dopo il Chiosina, Marinella di Legri e Rio della Ripa), l area sottesa in corrispondenza dello sbocco nel Marina è circa 6.66 Km 2, quindi l apporto liquido è considerevole se si tiene conto che il bacino del Marina è Km 2 nella sezione di confluenza con il fosso. Il tratto 1 è lungo circa 780 m ed ha una pendenza pari a 1.5%. Il tratto in questione è situato ancora nella zona collinare del bacino, infatti la pendenza di fondo alveo è ancora considerevole (anche se più bassa rispetto al tratto 0). L alveo al momento del sopralluogo (novembre 2000) è stato ritenuto in condizioni praticamente naturali, anche se qui talvolta può avvenire un ripulitura dell alveo dalla vegetazione riparia che rischia di essere trascinata a valle durante gli eventi di piena. 84

10 Si sono potute analizzare le caratteristiche delle forme fluviali e nell ambito dei sopralluoghi sono state compilate le schede di riconoscimento geomorfologico n 1 e 2. Il tratto risulta avere un andamento poco sinuoso e risulta molto più ricco di barre alternate in corrispondenza delle quali si possono osservare i riffle e pool. Anche qui l alveo attivo risulta piuttosto piccolo (larghezza media 5.5 m) e la pianura inondabile molto bassa, circa un metro dalla quota di fondo alveo. Sulla pianura inondabile si possono osservare specie arboree piuttosto alte, la cui età è stata stimata tra i anni, che crescono molto prossimi all alveo attivo. Si notano alcuni alberi piegati, ma probabilmente il fenomeno è dovuto all intensità maggiore di qualche piena e non ad attività laterale del canale. Non è stato possibile stabilire con certezza se la superficie su cui è posta la Strada Militare per Barberino, può essere un antico terrazzo oppure semplicemente un rilevato artificiale. p.i. l.a.p. Figura 4-2. Veduta a monte del guado Cascina. Nella foto sono indicati la pianura inondabile (p.i.) e il punto in cui è stato misurato il livello ad alveo pieno (l.a.p.). Si può notare la pianura inondabile molto bassa. 85

11 Nella parte iniziale del tratto si riscontra una lieve tendenza all incisione. In particolare si è osservato che la quota del fondo alveo del fosso Seccianico, in corrispondenza dello sbocco nel Marina, risulta essere più alta di circa 0.5 m; si può supporre dunque un lieve abbassamento del fondo alveo anche se di modesta entità, ciò può essere testimoniato anche dalla presenza di una briglia di altezza elevata posta nel poco a valle del guado a monte Secciano. Nel complesso si deduce quindi che l alveo risulta in equilibrio dinamico sia lateralmente, cioè si muove nella sua pianura inondabile in modo equilibrato, sia verticalmente. Tratto 2: dal guado Cascina all immissione del fosso Vezzano Questo tratto è lungo circa 908 m ed ha un pendenza media pari a 1.64 %. Nell area intorno all alveo fluviale i versanti cominciano a degradare e si possono osservare numerosi uliveti e campi coltivati. Anche lungo questo tratto si può riscontrare la presenza di un altra cava (il guado Cascina ne consente il raggiungimento). La morfologia fluviale non cambia molto rispetto a quella osservata in precedenza: la larghezza dell alveo attivo aumenta e solo in alcuni punti la pianura inondabile risulta leggermente più alta rispetto ai tratti precedenti. Il fiume ha un andamento rettilineo, leggermente sinuoso, con molte barre alternate ed una pianura inondabile sufficientemente vegetata. Per quanto riguarda il terrazzo, anche in questo caso si hanno delle incertezze, anche se risulta più plausibile l ipotesi che la superficie in destra idraulica su cui oggi ci sono uliveti e coltivazioni agricole anticamente possa essere stata vecchia pianura inondabile. 86

12 In sinistra idraulica corre la Strada Militare per Barberino il cui rilevato, costituito da un muro di contenimento, impedisce la formazione di un eventuale pianura inondabile in sinistra idraulica e limita gli spostamenti del letto fluviale (si veda figura 4-4). Nel complesso il tratto 0, 1 e 2 si differenziano in special modo per i valori diversi di pendenza, un leggera variazione nella larghezza dell alveo attivo, ed un progressivo mutamento nell uso del suolo delle zone circostanti. Per quanto riguarda la presenza e le caratteristiche delle forme fluviali si riscontrano poche differenze, si ha infatti nei tre casi una pianura inondabile bassa, presenza di barre laterali alternate attive, sponde basse non interessate da fenomeni d instabilità e una situazione molto prossima all equilibrio dinamico sia laterale che verticale. p.i. l.a.p. Figura 4-3. Particolare del tratto 2. E indicata la pianura inondabile (p.i.) e il livello ad alveo pieno (l.a.p.). Si nota la pianura inondabile molto bassa. Le opere trasversali che si riscontrano in questo tratto sono il guado Cascina e poco a valle una passerella ormai in disuso (detta passerella Cascina). 87

13 Tratto 3: dall immissione del fosso Vezzano al ponte di Carraia Anche in questo caso in corrispondenza di un affluente, il cui apporto liquido e solido risulta significativo, si fatto iniziare un nuovo tratto. Il fosso di Vezzano, presso la sezione di chiusura, sottende un bacino idrografico pari a 1.50 Km 2. Questo tratto è lungo circa 890 m e si estende per la maggior parte del suo percorso all interno dell abitato di Carraia. La pendenza media che è stata stimata risulta essere pari a 1.43 %. Il territorio che circonda il torrente, risulta essere ancora simile a quello del tratto precedente cioè prevalentemente utilizzata per colture specializzate di ulivi, viti e frutteti, con eccezione nella zona urbanizzate in corrispondenza dell abitato di Carraia. l.a.p. Figura 4-4. Torrente Marina presso Carraia. In lontananza s intravedere il guado di Carraia. La pianura inondabile non è più ben definibile e tanto meno e possibile identificare un eventuale terrazzo. L alveo è comunque caratterizzato dalla presenza di 88

14 numerose barre e da una piccola scarpata in corrispondenza della quale inizia la vegetazione di tipo arboreo. Qui è stato quindi possibile valutare il livello ad alveo pieno (si veda figura 4.4). Le sponde che sono probabilmente stabili da un tempo sufficientemente lungo, poiché hanno consentito la crescita degli alberi in direzione praticamente verticale. Non è possibile osservare altri tipi di vegetazione a parte l erba e gli alberi sulle sponde; molto probabilmente il torrente è soggetto a periodica ripulitura e manutenzione della vegetazione. L assenza della pianura inondabile può anche essere giustificata da un abbassamento recente del fondo alveo, così com è stato illustrato nel paragrafo 3-4, in cui la situazione attuale è stata messa a confronto con quella riscontrata in fotografia del Dalle osservazioni effettuate sulla quota ormai eccessiva del vecchio muro di contenimento posto in destra idraulica, si è dedotto che questo tratto risulta essere abbassato nel corso degli anni, ma non si è potuto stabilire se in modo naturale o artificiale. Come si è già osservato nella figura 3.8, alla base della pila del ponte di Carraia si è potuto osservare un ulteriore, seppure lieve, fenomeno incisivo. Non possiamo stabilire se attualmente la tendenza si ancora verso l erosione o se questo fenomeno nel tempo si sia arrestato; non ci sono evidenze di campagna che ci consentano di stabilirlo con certezza. Vista la totale assenza di segni d erosione, si suppone che attualmente la tendenza degli anni passati sia adesso più contenuta. Procedendo da monte verso valle lungo il tratto 3 si incontrano: una passerella che conduce al vecchio mulino Parenti, un guado in corrispondenza dell abitato di Carraia, una passerella pedonale sempre nell abitato di Carraia ed infine il ponte di Carraia. Il vecchio guado, ormai in disuso, a monte risulta essere quasi completamente ostruito. 89

15 Tratto 4: dal ponte di Carraia al guado La Chiusa Il tratto in questione è lungo circa 1190 m ed è cauterizzato da una pendenza media pari a 1.14 %. Sia in destra che in sinistra idraulica si possono osservare numerosi campi coltivati, posti a quota superiore rispetto all alveo fluviale; inoltre, sempre a quota più elevata in sinistra idraulica corre la strada militare per Barberino. In questo tratto l alveo attivo in media è largo circa 9 m; rispetto al tratto precedente l alveo attivo è, quindi, più stretto. Si può notare una certa scarsità di sedimenti a granulometria più grossolana, infatti non si riscontrano barre alternate tipiche dei tratti analizzati a monte. Il punto in cui è stato misurato l alveo attivo può osservato in figura 4-5 dove è indicata anche la pianura inondabile probabilmente molto recente e scarsamente vegetata (in prevalenza erba, arbusti e alberi molto giovani). t. l.a.p. p.i. Figura 4-5. Veduta a monte della località Le Torri, sono indicati il punto dove è stato misurato il livello ad alveo pieno (l.a.p.), la pianura inondabile (p.i.) e il terrazzo (t.). 90

16 La presenza di una pianura inondabile molto giovane è giustificata da un processo erosivo piuttosto recente. In seguito alla fase d incisione la nuova pianura non si è ancora completamente formata e le specie arboree non hanno avuto ancora possibilità di svilupparsi, come invece si è potuto osservare in special modo nei tratti 0 e 1. Dalla documentazione fotografica (paragrafo 3.4), si è osservato che dal 1958 ad oggi, il fondo dell alveo di questo tratto è molto cambiato. Infatti, mentre allora l alveo era ricco di sedimenti e di barre attive e posto alla stessa quota del muro di contenimento, oggi si osserva un alveo privo di barre attive e con una quota del fondo molto più bassa (circa m) rispetto a quella del In questo tratto si osserva quindi un fenomeno erosivo piuttosto marcato che, come dedotto dai documenti storici, fosse già in atto anche nel Il torrente risulta tuttora in fase d incisione come testimonia lo scalzamento della pila centrale del vecchio ponte Militare, tuttavia non si osservano fenomeni d instabilità di sponda di particolare interesse. E stata ipotizzata anche la presenza del terrazzo in corrispondenza della superficie dove oggi sorgono i campi coltivati (si veda figura 4-5), il terrazzo risulta essere posto ad una quota di circa m rispetto al fondo alveo attuale. Negli ultimi metri di questo tratto, si osserva la scomparsa della pianura inondabile e la formazione di barre alternate ricche di sedimenti anche di granulometria più grossolane. Sono state riscontrate delle evidenze che portano a pensare ad una tendenza al deposito in quest ultimo tratto: radici sepolte, abbondanza di sedimenti. Questo fatto può essere giustificato dalla presenza a valle di una briglia in gabbioni (a monte dell immissione del torrente Marinella di Legri) e del guado in località La Chiusa. Durante gli eventi di piena, parte del materiale trasportato dalla corrente si può fermare in corrispondenza di dette opere (come testimoniano i residenti in località La Chiusa ). A valle del guado invece si assiste ad un fenomeno 91

17 localizzato di erosione, il quale spesso induce fenomeni d instabilità scalzando al piede e causando lo slittamento dei gabbioni posti di recente a difesa della sponda Dal ponte di Carraia fino a La Chiusa sono presenti: una briglia in calcestruzzo con relativa contro-briglia, una briglia in gabbioni e un guado presso La Chiusa. Tratto 5: dal guado La Chiusa alla briglia il Pratello Poco a monte del guado La Chiusa vi è l immissione del torrente Marinella di Legri (area bacino sottesa alla sezione di chiusura Km 2 ), che comporta insieme al torrente Rio della Ripa, in pratica, un raddoppio dell area di bacino sottesa dal torrente Marina. Si passa, infatti, da circa Km 2 a monte dell immissione, a 47.9 Km 2. E evidente che l apporto liquido, in seguito all immissione di questi due affluenti varia in modo sensibile. In corrispondenza di questo tratto è stata compilata la scheda di riconoscimento geomorfologico n 4. Questo tratto è morfologicamente molto differente rispetto ai tratti precedentemente analizzati. Dopo i primi 350 metri in cui l alveo risulta essere ancora abbastanza stretto, si allarga in modo considerevole. La sezione risulta avere una larghezza media pari a m fino alla briglia Il Pratello ; contemporaneamente si ha una diminuzione della pendenza media del fondo alveo (circa 0,72 %). La morfologia dell alveo risulta essere simile a quella di un fiume a canali intrecciati, essendovi infatti numerose barre di dimensioni considerevoli poste nel centro dell alveo intorno alle quali si vengono creare più canali di deflusso liquido; le barre che si possono osservare sono attive, cioè non sono ricoperte da vegetazione. Al momento del sopralluogo si è potuto costatare come, durante l evento di piena di 92

18 qualche giorno prima, le barre fossero state sommerse e vi fossero anche tracce di depositi da esondazione tra cui arbusti trascinati dalla corrente. L evento di piena aveva anche attivato un canale secondario posto in sinistra idraulica, il quale durante le portate di magra non risulta interessato dal deflusso liquido. Figura 4-6. Veduta del tratto tra La Chiusa e Il Pratello. Si osserva l ampia sezione, la barra centrale e la superficie su cui si trova il vecchio muro di contenimento (indicata dalla freccia). La larghezza dell alveo attivo misurata in campagna oscilla tra valori bassi relativi al primo tratto (10-11 m) e valori molto elevati della seconda parte (27-30 m). In questo tratto nessuna superficie adiacente all alveo attivo può essere identificata con la pianura inondabile, la superficie posta a circa 3.5 m rispetto alla quota del fondo alveo non è interessata dal deflusso liquido nemmeno in caso di eventi di piena considerevoli. Tale superficie potrebbe dunque essere un terrazzo, ma si hanno forti dubbi su quest interpretazione. Dall analisi dei documenti storici e da considerazioni in campagna, si è dedotto che nel passato la quota di fondo alveo dovesse essere molto più alta (si veda paragrafo 3.4) almeno in corrispondenza della base dei muri di contenimento, che tuttavia oggi non sono più interessati neppure in 93

19 casi di piena. Sul motivo dell abbassamento di questo tratto, sono già state avanzate delle ipotesi che oltre ad un fenomeno erosivo innescato dalla diminuzione dell apporto solido da monte, vi sia stato anche un intervento antropico. Quest ultima ipotesi è avvalorata anche dalla forma regolare ed inclinata a circa 45 delle sponde e dalla presenza dell autostrada A1 (si veda sempre paragrafo 3.4). Benché le sponde siano in linea di massima stabili, vi sono alcuni punti in cui l azione della corrente incidente ha provocato dei fenomeni d instabilità (figura 4-7) Figura 4-7. Fenomeni d instabilità della sponda destra a monte de Il Pratello. Nel complesso dunque il tratto in questione nel passato è stato interessato da un abbassamento dell alveo, ma al momento risulta essere in fase di deposito, questo fatto è dovuto all allargamento considerevole della sezione ed ad una diminuzione della pendenza che, nonostante l aumento considerevole della portata liquida dovuto all immissione dei due affluenti, causano una perdita di energia della portata liquida. Questa non è più capace di trasportare i sedimenti che quindi vanno a depositarsi formando le barre. In questo tratto, ad eccezione del guado La Chiusa e della briglia in località Il Pratello non ci sono opere trasversali. 94

20 Tratto 6: dalla briglia il Pratello alla passerella Le Bartoline Questo tratto è lungo circa 1180 m ed è caratterizzato da una pendenza media pari a 0.61 %. Non vi è l immissione di alcun affluente considerevole a valle della località La Chiusa fino Torrente Nuovo Garille che si immette a poche centinaia di metri dallo sbocco in Bisenzio; quindi la suddivisione in tratti a valle de La Chiusa viene fatta unicamente in base alle variazioni morfologiche dell alveo fluviale. La presenza di tre briglie in questo tratto condiziona fortemente il profilo altimetrico dell alveo. Le briglie sopra citate sono la briglia in località Il Pratello, la briglia in corrispondenza della quale viene effettuata la captazione in subalveo da parte del Consiag e la briglia in località Le Bartoline, alcune di queste sono state ricostruite recentemente, quando in seguito ad un evento di piena crollarono riversando parte del materiale trattenuto nel corso degli anni. Questo tratto è caratterizzato da un valore dell alveo attivo medio pari circa 20.2 m, l alveo non presenta più i caratteri tipici di un fiume a canali intrecciati, si individua infatti un unico canale dove avviene il deflusso liquido della corrente. E stato possibile identificare l alveo attivo, ma non è stata riscontrata la presenza della pianura inondabile, questo fatto è dovuto alla presenza di un muro di contenimento abbastanza prossimo al bankfull (si veda figura 4-8). Non è stato possibile ricavare informazioni dalla vegetazione in quanto questa zona è soggetta periodicamente a manutenzione, poiché è molto frequentata dagli abitanti della zona. Nel complesso comunque si deduce che questo tratto sia in condizioni di equilibrio dinamico sia verticale (dato che ormai il profilo ha raggiunto la pendenza di equilibrio imposta dalle tre briglie) sia laterale. 95

21 Bankfull stage Figura 4-8. Particolare della sponda destra nel tratto a valle Il Pratello. Si può osservare il bankfull stage e il muro di contenimento molto prossimo al canale. Tratto 7: dalla passerella Le Bartoline al ponte della Strada Provinciale. In corrispondenza del tratto 7, il territorio attorno al torrente Marina inizia ad essere progressivamente urbanizzato, in sinistra idraulica si sviluppa parte dell abitato di Calenzano mentre sulla destra si trova la località di S.Angelo. p.i. l.a.p. Figura 4-9. Veduta dalla passerella Le Bartoline. Sono indicate la pianura inondabile (p.i.) e il livello ad alveo pieno (l.a.p.). 96

22 Il tratto individuato è lungo circa 657 m ed è caratterizzato da una pendenza media pari a 0.61 %.; si osserva una sinuosità più marcata, che si manifesta con delle curve mediamente accentuate; nel tratto successivo questa tendenza viene impedita dalla canalizzazione operata sull alveo. La morfologia risulta differente rispetto al tratto precedente, in questo caso, infatti, è presente la pianura inondabile posta ad una quota di circa m rispetto al fondo alveo, in corrispondenza di questa non si riscontrano specie arboree, ma si osserva unicamente la presenza di erba e bassi arbusti. Sono presenti delle barre alternate, nelle quali si rileva una granulometria più fine rispetto ai tratti a monte. Le barre sono molto distanziate lungo il torrente e non si osservano più i riffle e pool. L alveo attivo è stato misurato in corrispondenza della sommità delle barre e della piccola scarpata inclinata che separa, appunto, l alveo attivo dalla pianura inondabile (si veda figura 4.9). Le sponde non presentano alcun segno d instabilità, anche in questo caso la vegetazione è costituita unicamente da erba e qualche arbusto. Anche in questo caso si possono osservare dei muri di contenimento, ma sono molto distanti dalla zona attiva del fiume e sono posti ad una quota molto alta. La superficie in corrispondenza della quale è posto il vecchio muro di contenimento, e dove oggi in destra idraulica sono presenti anche dei campi coltivati ad ulivi, potrebbe essere un terrazzo. Dalle informazioni raccolte in letteratura, nel in questo tratto l alveo del torrente risultava certamente ad una quota d alveo molto più alta a causa di fenomeni di alluvionamento del letto fluviale (si veda paragrafo 3-1); ma anche in questo caso si mostrano riserve su tale interpretazione. In corrispondenza della località S.Angelo sono presenti due curve piuttosto accentuate, le uniche due importanti di tutto il corso del torrente Marina. Qui si possono osservare dei marcati fenomeni di erosione localizzata in corrispondenza della 97

23 parte esterna della curva e deposito nella parte interna, il dislivello tra la sommità della barra di materiale depositato nella parte esterna della curva e il punto più basso della parte esterna è circa m. Le uniche opere trasversali presenti in questo tratto sono la passerella che collega via dei Prati con via delle Bartoline e il ponte della Strada Provinciale. L alveo fluviale a valle del ponte della Strada Provinciale diventa canalizzato e non è più possibile distinguere la varie forme fluviale: in questo caso infatti il canale, l alveo attivo e la pianura inondabile vengono a coincidere con la loro larghezza risulta essere pari a quella della sezione imposta. I tratti successivi sono stati quindi differenziati in base a diversi valori della pendenza e della larghezza; la descrizione sarà dunque incentrata solo su queste caratteristiche. Tratto 8: dal ponte della Strada Provinciale al ponte FF.SS. Il tratto. è lungo 1317 m ed ha una pendenza media pari 0.53 %. L area intorno al torrente è completamente urbanizzata sia in destra idraulica che in sinistra dato che il torrente scorre nell abitato di Calenzano. La larghezza della sezione oscilla tra 22 e 19 m. In corrispondenza di questo tratto inizia la classificazione di II categoria dei manufatti arginali, alti circa 4-5 m da entrambi i lati. Le opere trasversali presenti sono il ponte della Strada Provinciale largo 75 m e alto 6.65 m, il ponte Molino (o ponte alla Valle) largo 14.7 e alto 3.67 m, il ponte alla Marina largo 21.6 m e alto 4.77, il ponte di via Pratese largo 25 ed alto 5.37 m, ed infine il ponte della ferrovia largo m e alto

24 Dall analisi dei profili longitudinali ( 64 e 75) si è osservato una tendenza all abbassamento (circa 1 m in 10 anni); da un sopralluogo effettuato non risultano effetti preoccupanti sulle opere longitudinali, viceversa numerosi fenomeni di erosione localizzata, ad esempio in corrispondenza di curve, causano l esposizione delle fondazioni dei muri. Figura Tratto in curva a monte del ponte alla Marina. Si osserva sul lato esterno della curva l erosione e all interno il deposito. Figura Sponda sinistra a valle del ponte FF.SS. Si osserva alcuni massi di riporto per evitare l ulteriore erosione alla base del muro. 99

25 Tratto 9: dal ponte FF.SS al ponte via Einstein Il tratto 9, completamente canalizzato, è lungo circa 1466 m ed ha una pendenza di circa 0.46 %, la larghezza della sezione risulta essere più stretta (14 m) nella parte iniziale del tratto per poi allargarsi progressivamente scendendo a valle (25-28 m). Le sezioni sono delimitate da argini alti m. A causa della sezione ridotta nella prima parte di questo tratto la capacità di trasporto solido risulta essere più elevata e da luogo ad alcuni fenomeni erosivi che anche in questo caso interessano specialmente le fondazioni dei muri (figura 4-11). Tratto 10: dal ponte via Einstein all immissione torrente Nuovo Garille Il tratto, completamente canalizzato, è lungo circa 1972 m ed ha una pendenza di circa 0.29 % (la più bassa di tutti i tratti considerati), la larghezza della sezione risulta essere compresa tra 11.5 e 13 m. In questo tratto sono presenti il ponte di via Einstein, tre soglie di fondo e il ponte dell autostrada A11 largo 18.5 m e alto 6 m. Figura Veduta del tratto a monte del ponte dell autostrada A11 (sullo sfondo) 100

26 4.3 Il campionamento sedimentologico. Per effettuare il calcolo del trasporto solido è necessario analizzare le caratteristiche dei sedimenti presenti sul fondo dell alveo, le quali ci forniscono indicazioni importanti sul tipo di materiale coinvolto nel trasporto solido al fondo. Come verrà meglio specificato in seguito (si veda capitolo 6), il trasporto solido al fondo interessa quei sedimenti che sono trasportati prevalentemente a contatto del letto, ed è il maggiore responsabile del modellamento dell alveo fluviale. Per ottenere le informazioni necessarie sulla granulometria dell alveo fluviale, vengono effettuati dei campionamenti sedimentologici. In questo studio ci si limita ad analizzare le dimensioni dei sedimenti tralasciando altre caratteristiche quali origini del sedimento, composizione mineralogica e forma. La metodologia per ottener le informazioni necessarie varia in funzione delle dimensioni delle particelle da analizzare; per esempio, per le particelle con dimensioni superiori a 3-4 cm la misura può essere fatta direttamente su ciascuna particella; se le particelle hanno dimensioni più piccole (fino ad un minimo di mm) si può procedere tramite vagliatura meccanica; per i sedimenti ancora più fini si ricorre invece all analisi della velocità di sedimentazione. Nel caso in esame, è stato possibile procedere direttamente alla misura delle particelle senza bisogno di ricorrere a vagliatura meccanica o tecniche aereometriche. I sedimenti che devono essere sottoposti all analisi vengono raccolti tramite dei campionamenti. In questa sede verranno approfonditi i tipi di campionamenti relativi ad alvei ghiaiosi. 101

27 Di seguito sono elencate quattro possibili tipologie di campionamento in alvei ghiaiosi. Campionamento con la griglia: viene stabilita una griglia e vengono raccolti tutti granuli che si trovano immediatamente sotto i nodi di tale griglia; il campionamento può essere condotto con lo stesso criterio di raccolta, anche su più linee equispaziate. Campionamento areale: viene raccolto tutto il materiale compreso all interno di un area prescelta. Campionamento volumetrico: viene prelevato dal fondo alveo un volume predefinito di materiale. Nel caso di campionamento di parti sommerse dell alveo è l unico metodo possibile, è inoltre previsto l impiego di un sommozzatore nel caso di fiumi di una certa profondità. Questo metodo permette, inoltre, di campionare lo strato subsuperficiale. Campionamento fotografico: rappresenta una variazione del metodo areale, dove le dimensioni dei grani vengono ricavate da un immagine fotografica scattata sul luogo del campionamento. Ci sono però dei limiti a questo tipo di approccio quali, ad esempio, l impossibilità di valutare correttamente il diametro di un ciottolo ricoperto parzialmente da un altro, valutare le dimensioni reali di un ciottolo parzialmente emerso dal fondo e stimare le dimensioni dei sedimenti ricoperti dall acqua. 102

28 Dato che i sedimenti fluviali del torrente Marina sono piuttosto grossolani, si è effettuato un campionamento di tipo superficiale con la griglia, misurando quindi direttamente le singole particelle costituenti il campione. In totale sono stati effettuati 8 campionamenti lungo il torrente Marina ed uno lungo il torrente Marinella di Legri (si veda tavola 4-2). La scelta del sito dove effettuare il campionamento è stata fatta in base a considerazioni a larga scala sulla morfologia fluviale di tutta l asta del torrente Marina; l attenzione è stata focalizzata su cambiamenti delle forme fluviali (altezza e larghezza del livello ad alveo pieno, presenza o meno della pianura inondabile, cambiamenti della granulometria del fondo visibile ad occhio nudo, cambiamenti del materiale costituente le sponde, immissione di affluenti, tratti con fondo rimaneggiato in seguito ad interventi antropici). In base a tutte queste considerazioni si sono scelti i siti dove effettuare il campionamento, avendo cura che in ognuno dei tratti significativi individuati nel paragrafo precedente fosse effettuato un campionamento. Poiché lungo il torrente Marina sono presenti numerose opere trasversali quali briglie, ponti e guadi, si è avuto cura di effettuare il campionamento ad una distanza sufficiente da suddette opere, in modo tale che il campione non risentisse di variazione locali delle condizioni. Ad esempio, a monte di una briglia o di un guado, a causa della diminuzione di velocità del flusso, è favorito il deposito di sedimenti molto più fini. Anche in corrispondenza dell immissione di un affluente si possono avere variazioni della granulometria significative, quindi si deve porre attenzione a non effettuare il campionamento in corrispondenza di tali situazioni. 103

29 Tavola 4-2. Schema delle sezioni dove sono stati effettuati i campionamenti sedimentologici e le schede di riconoscimento geomorfologico (i cerchi rossi indicano la suddivisione in tratti). 104

30 Nella tabella seguente sono indicate le sezioni dove sono stati effettuati i campionamenti e la località in cui si trovano le suddette sezioni. Il nome delle località è indicativo, come si è già detto si è avuto cura di effettuare il campionamento lontano da elementi di disturbo quali ponti, guadi, affluenti ecc. Ogni campione è contraddistinto da un numero crescente da monte verso valle. Campione Campionamento località n presso la sezione n A valle immissione f. Seccianico A monte guado Cascina A valle immissione f. Vezzano Loc. Le Torri A monte della loc. Il Pratello Loc. Le Bartoline A valle ponte S.P A valle ponte FF.SS. M. di Legri # Loc. Leccio Tabella 4-1. Posizione dei siti di campionamento. La procedura impiegata per il campionamento di tipo superficiale è stata la seguente: dopo aver scelto il sito dove effettuare il campionamento, è stata individuata una barra emersa sulla quale raccogliere i sedimenti. I campioni raccolti e misurati devono essere almeno perché il campione abbia validità e devono essere sufficientemente equispaziati. A tale proposito si individuano 3 linee principali trasversali sulla barra (o più se la barra non è sufficientemente larga) una in corrispondenza della testa, una del corpo e una della coda. Qui viene steso un metro e viene raccolto un sedimento ogni cm (l intervallo deve essere scelto in modo tale che non ci sia il rischio di campionare due volte il medesimo ciottolo). E importante che le linee di campionamento siano ben distribuite, perché all interno di una stessa barra le caratteristiche granulometriche variano fortemente; nella testa si riscontrano sedimenti più grossolani, mentre nella coda si hanno sedimenti più fini. 105

31 Il diametro medio dei sedimenti raccolti viene valutato attraverso un apposita mascherina di metallo (griglia), dove sono presenti una serie di fori attraverso i quali si fa passare il singolo ciottolo. Si assume come diametro quello in corrispondenza dell ultimo foro attraverso cui il ciottolo non passa. Ogni foro corrisponde a un valore nella scala di misura cosiddetta scala Φ, dove: Φ = log 2 D con D diametro espresso in mm. Questa scala è stata introdotta poiché si osserva che le classi dei sedimenti variano in ragione geometrica, quindi risulta più agevole considerare il logaritmo dei limiti di classe. Ognuno dei sedimenti appartiene dunque ad una certa classe, e il suo diametro espresso in mm viene ottenuto come D = -2 Φ. I dati ottenuti sono stati elaborati per ottenere una distribuzione granulometrica, la quale consente di ottenere una descrizione generale delle particelle non più intese come singole ma bensì intese nel loro insieme. Se si considera un campione di sedimenti fluviali, contenente un numero di particelle sufficientemente elevato, è estremamente raro che queste siano tutte della stessa dimensione. Si individuano, quindi, una serie di intervalli o classi grazie ai quali si valuta la percentuale di particelle appartenenti a ciascuna classe. Una volta che sono stati raccolti tutti i sedimenti e si è individuata la classe di appartenenza (in questo caso attraverso la mascherina metallica) si possono rappresentare i dati ottenuti attraverso il tracciamento di istogrammi e curve. 106

32 Istogrammi di frequenza: noto il numero complessivo dei sedimenti costituenti il campione, noti i sedimenti appartenenti a ciascuna classe, si può costruire un istogramma che riporti in ordinate la percentuale di materiale appartenente ad una certa classe ed in ascisse la classe corrispondente. Dato l ampio campo delle dimensioni presenti in un campione, è consigliabile utilizzare in ascissa una scala logaritmica come può essere quella della scala Φ. Osservando gli istogrammi di frequenza si può valutare la presenza di una o più mode nel campione. Se si unisce il punto medio di ciascun istogramma si può ottenere la curva di frequenza. Curva granulometrica (o curva di frequenza cumulata): si ottiene riportando in ordinate la sommatoria delle frequenze relative fino ad una certa classe e in ascisse la classe corrispondente. Dalla curva granulometrica si possono ricavare molte informazioni sul campione in esame, come ad esempio la porosità, la permeabilità e la compressibilità.. In genere se la curva granulometrica è abbastanza ripida, ci troviamo a che fare con un materiale dai sedimenti piuttosto uniformi, mentre se la curva è distesa, allora la granulometria del campione risulta ben gradata. Dalle analisi effettuate, i campioni risultano composti prevalentemente da ghiaia e talvolta da una frazione minima di argilla. Nella tabella 4-2 sono riportate le percentuali dei materiali costituenti i campioni e il numero totale di sedimenti raccolti per l analisi granulometrica. 107

33 Campione n % ghiaia % sabbia % limo % argilla n totale sedimenti raccolti M. di Legri Tabella 4-2. Percentuali di ghiaia, sabbia, limo e argilla presenti nei campioni e numero totale di sedimenti prelevati durante il campionamento in sito. Di seguito vengono riportati i grafici, con gli istogrammi di frequenza e le distribuzioni granulometriche, dei 9 campioni raccolti durante la fase di campionamento; in ascissa sono indicate sia le unità sedimentologiche. Si può osservare come quasi tutte le curve siano piuttosto ripide, ciò è dovuto alla consistente presenza di ghiaia in tutti i campioni. L unico campione che risulta avere una curva leggermente più distesa è quello relativo al torrente Marinella di Legri. Figura 4-13.Campione n 1: istogramma di frequenza e curva granulometrica. 108

34 Figura Campione n 2: istogramma di frequenza e curva granulometrica. Figura Campione n 3: istogramma di frequenza e curva granulometrica. 109

35 Figura Campione n 4: istogramma di frequenza e curva granulometrica. Figura Campione n 5: istogramma di frequenza e curva granulometrica. 110

36 Figura Campione n 6: istogramma di frequenza e curva granulometrica. Figura Campione n 7: istogramma di frequenza e curva granulometrica. 111

37 Figura Campione n 8: istogramma di frequenza e curva granulometrica. Figura Campione torrente Marinella di Legri: istogramma di frequenza e curva granulometrica 112

38 Oltre alle curve granulometriche, sono stati ricavati i principali percentili della distribuzione (D 10, D 16,D 25, D 35, D 40,D 50, D 75, D 84, D 90 ), in particolare la mediana o D 50, cioè quel valore di diametro per il quale il 50 % del materiale risulta essere più fine. I valori dei diametri caratteristici sono necessari per l applicazione delle formule sul calcolo del trasporto solido. In tabella 4-3 sono riportati alcuni valori dei diametri caratteristici D 10, D 16,D 25, D 35, D 40,D 50, D 75, D 84, D 90, espressi in mm, dei campioni analizzati. Camp. Camp. Camp. Camp. Camp. Camp. Camp. Camp. M.di Legri D D D D D D D D D Tabella 4-3. Diametri caratteristici (espressi in mm) degli 8 campioni. Nella figura 4-22 sono riportati in ordinata diametri caratteristici D 10, D 50, D 75 (quest ultimo utilizzati poi nelle formule del trasporto solido) degli 8 campioni del torrente Marina e in funzione della distanza progressiva verso valle della sezione in cui è stato effettuato il campionamento. Per comprendere l andamento dei dati, è stata fatta passare una retta di regressione lineare per ciascuno dei tre gruppi di diametri. La retta di regressione fornisce, in maniera semplificata, l andamento spaziale generale Si può osservare, nel complesso, che i diametri caratteristici diminuiscono da monte verso valle, ma localmente ci possono essere degli aumenti delle dimensioni. 113

39 D 75, D 50, D 10 dei campioni sedimentologici del torrente Marina mm distanza progressiva (m) D50 D75 D10 Figura D 75, D 50, D 10 in funzione della distanza progressiva lungo il torrente Marina. La diminuzione delle grandezze granulometriche dei campioni è dovuta al fenomeno dell abrasione e del trasporto selettivo già discussi nel capitolo