Introduzione. deposito sia laterali che verticali è d interesse per la progettazione e la gestione delle

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1 Il passaggio di una corrente liquida in un alveo fluviale a fondo mobile induce complessi fenomeni di rimozione, trasporto e deposito delle particelle solide. Questo fenomeno, indicato con il termine trasporto solido, è alla base della comprensione dell evoluzione plano-altimetrica e morfologica dell alveo fluviale. La conoscenza della dinamica delle forme fluviali, dei processi di erosione e di deposito sia laterali che verticali è d interesse per la progettazione e la gestione delle opere di ingegneria fluviale. Inoltre, l evoluzione morfologica di un sistema fluviale ed i relativi cambiamenti che si possono manifestare, possono indurre fenomeni di rischio da dinamica d alveo. Nel caso di evoluzioni plano-altimetriche dell alveo si possono, infatti, manifestare fenomeni di erosione e deposito, i quali possono interessare opere in alveo (ponti, infrastrutture, argini, muri di contenimento ecc.) o manufatti posti nelle vicinanze del corso d acqua (case, strade, campi coltivati ecc.) che possono essere danneggiati da fenomeni di arretramento ed instabilità della sponda. Quindi, la valutazione dei processi in atto e delle tendenze evolutive è importante ai fini di una corretta salvaguardia delle opere e dei terreni di nostro interesse. 1

2 In questa tesi è stata analizzata la tendenza evolutiva attuale dell alveo del torrente Marina ed i possibili effetti su tale tendenza in seguito alla realizzazione di tre casse di espansione previste per la riduzione del rischio idraulico. Questa tesi è stata effettuata in collaborazione con il Consorzio della Bonifica dell Area Fiorentina, al quale competono tutte le opere di III categoria lungo il torrente Marina. Gli obiettivi dello studio sono stati essenzialmente i seguenti: fornire uno studio di base della morfologia fluviale del torrente Marina nel tratto compreso tra la località La Cassiana e lo sbocco in Bisenzio; stimare, attraverso opportune formule, il trasporto solido lungo l asta del torrente e stabilire eventuali tendenze all erosione o al deposito; confrontare le indicazioni circa le attuali tendenze evolutive ottenute dall applicazione di formule, con quelle riscontrate in campagna e ricavate da documentazione storica; analizzare l influenza della realizzazione delle tre casse di espansione sul trasporto solido e sulle tendenze evolutive; fornire, nei vari tratti del torrente, una stima della portata dominante, e valutare se tale portata è modificata dalla presenza delle casse di espansione. 2

3 Lo studio effettuato è stato condotto secondo lo schema rappresentato in figura 1. Descrizione generale del bacino Studio geomorfologico Analisi dati storici Analisi morfologia fluviale Letteratura e testimonianze Confronto foto aeree Confronto profili longitudinali Analisi in campagna delle forme fluviali, dei processi erosivi e di deposito Misura in campagna grandezze geometriche e sedimentologiche Suddivisione in tratti significativi Studio del trasporto solido portate liquide portate solide a scala di evento sezione per sezione portate solide a scala medio annua per ciascun tratto Calcolo della portata dominante per ciascun tratto Figura 1. Struttura della tesi. 3

4 Come prima cosa sono state descritte le caratteristiche generali del bacino del torrente Marina e gli interventi proposti per la riduzione del rischio idraulico nel tratto vallivo (Capitolo 1). In seguito sono stati analizzati i dati storici a disposizione per valutare le tendenze evolutive del torrente Marina nel corso degli anni passati. In particolare si è fatto riferimento ad informazioni desunte dalla letteratura, da materiale fotografico, dal confronto di profili longitudinali e planimetrici (Capitolo 3). Successivamente è stata effettuata un analisi della morfologia fluviale attuale. Tale studio è stato condotto principalmente sulla base di informazioni raccolte in campagna, individuando e descrivendo le forme fluviali presenti (canale, alveo attivo, barre, pianura inondabile e terrazzo). In base a tale analisi sono stati desunti i dati geometrici necessari per i calcoli, che non potevano essere ricavati direttamente dalla cartografia, ed inoltre sono stati effettuati nove campionamenti sedimentologici (Capitolo 4). Basandosi sulle informazioni desunte dall analisi morfologica fluviale in campagna e su quelle ricavate dalla cartografia (reticolo idrografico, andamento planimetrico e profilo longitudinale), il torrente Marina è stato suddiviso in una serie di tratti relativamente omogenei dal punto di vista del trasporto solido. Per ciascuno di questi tratti è stata calcolata la curva di durata delle portate liquide utilizzando i dati forniti dal software ALTO e la trasformazione a tre parametri di Gibrat (Capitolo 5). In seguito per ogni tratto è stato stimato il trasporto solido medio annuo utilizzando la formula di Schoklitch. Dai risultati ottenuti, tramite un bilancio sedimentologico monte-valle, sono state ricavate eventuali tendenze all erosione o al 4

5 deposito dei singoli tratti; i risultati sono stati posti a confronto con le evidenze di campagna e con le informazioni storiche. In seguito è stato valutato l effetto delle casse di espansione sul bilancio sedimentologico medio annuo (Capitolo 7). Successivamente è stato calcolato il trasporto solido a scala di evento sezione per sezione (Cap.8). Il calcolo della portata solida è stato effettuato in corrispondenza di una portata liquida con tempo di ritorno pari a 5 anni, senza considerare la presenza delle casse di espansione, e nel caso di una portata liquida con tempo di ritorno pari ad 80 anni che, invece, subisce la laminazione da parte di tutte le casse. Le formule utilizzate per il calcolo sono state: per il trasporto solido totale la formula di Ackers e White e la formula di Brownlie; per il trasporto solido al fondo la formula di Parker. I risultati ottenuti con le tre formule sono stati posti a confronto ed anche in questo caso, applicando un bilancio sedimentologico monte-valle tra due sezioni, si sono valutati i tratti fluviali in deposito o in erosione. Nell ultimo capitolo è stata calcolata la portata dominante relativa a ciascuno dei tratti significativi, ed è stata posta a confronto con quella ottenuta nel caso fossero costruite le tre casse di espansione (Capitolo 9). 5