Gestione della vegetazione nel tratto urbano del fiume Arno a Firenze

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1 2 Convegno Nazionale sulla Riqualificazione Fluviale 6-7 Novembre Bolzano Gestione della vegetazione nel tratto urbano del fiume Arno a Firenze Alessandro Errico Federico Preti DEISTAF Sezione Ingegneria Biosistemi Agrari e Forestali

2 Inquadramento territoriale

3 Le sponde dx e sx dell Arno sono gestite da due consorzi di Bonifica separati, che gestiscono la vegetazione riparia con criteri evidentemente diversi; Si presenta uno studio atto a determinare se e quanto la vegetazione erbacea ed arborea incidono sulla capacità di smaltimento della sezione, e quali sono i parametri che incidono maggiormente in tale interazione.

4 Relazione tra la riduzione della capacità di smaltimento in presenza e assenza della vegetazione (%(Qsv-Qv)/Qsv) in funzione del rapporto larghezza pelo libero/altezza idrica corrispondente per portate con tempi ritorno di 200 anni, in corsi d acqua montani, collinari (Fosso Teggina e Torrente Teggina) e di fondo valle (Fiume Arno) in confronto con diagramma di Masterman R. & Thorne C. R (%(Qs+Qd)/Qt).(Guarnieri e Preti, 2007)

5 Elaborazione dei dati dell AdB fiume Arno; Calcolo di perimetro bagnato, Area, Raggio idraulico; Determinazione del rapporto larghezza/altezza dell alveo b/h = 8.86; Rilievi vegetazionali: vegetazione erbacea e vegetazione arborea.

6 La vegetazione erbacea Rilevamento dell altezza; Manutenzione: metodi e frequenza. Sponda destra PRIMA DELLO SFALCIO Sponda sinistra

7 DOPO LO SFALCIO Sponda destra (solo veg. erbacea) Disciplinare Attuativo per interventi sulla vegetazione riparia in corsi d acqua e canali pubblicato dalla Provincia di Firenze in collaborazione con C.M. della Montagna Fiorentina, C.M. del Mugello, C.M. del Pratomagno e Consorzio di Bonifica dell Area Fiorentina; Sponda sinistra (buffer arboreo) Il taglio deve avvenire ad un altezza minima di 10 cm da terra così da consentire una via di fuga alla fauna minore incapace di rapidi spostamenti. E consentito il rilascio di una fascia vegetata al piede della sponda con finalità antierosive, ombreggianti ma anche di rifugio e nidificazione dell avifauna.

8 La vegetazione arborea Descrizione del popolamento Gestione Metodi di rilevamento di diametri, altezze e distanze

9 Risultati La vegetazione erbacea ha un altezza che varia a seconda del periodo da un minimo di 10 cm ad un massimo di cm; Dal rilievo condotto in campo nel luglio 2010, si sono ottenuti: spaziatura s = 0.97 m e diametro medio d = 0.15 m; Con la funzione FLA del programma H- Model2 (Darby,1999) si sono calcolati i livelli idrici corrispondenti a diversi scenari possibili di copertura delle sponde. Due anni dopo, luglio 2012, un nuovo rilievo sugli stessi transetti: s = 1.10 m e d = 0.19 m; Il diradamento degli individui arborei è dovuto esclusivamente a fattori naturali, in seguito ai quali il Consorzio ha provveduto alla rimozione dei tronchi senza ulteriori tagli. Per ogni transetto si è stimato il grado di copertura impiegando il metodo e gli indici Global Canopy Cover GCC e Weighted Canopy Height WCH, impiegati da Bombino, Vegetazione arborea a disposizione casuale u w /u = 1,06 (s/d) 0,04 per 4 s/d 10 u w /u = 0,93 (s/d) 0,015 per 10 s/d 100 Vegetazione arborea a disposizione parallela u w /u = 0,48 (s/d) 0,14 per 4 s/d 20 u w /u = 0,70 (s/d) 0,08 per 20 s/d 100 Dove u w è la velocità della corrente intorno al tronco, parametro impiegato dal H-Model per il calcolo dell f di Darcy-Weisbach; Diametro medio della vegetazione arborea n n c p Dpol i = 1 k = 1 d * Fpol = ik ik Spaziatura media della vegetazione arborea / n c Npol i i = 1 n n n c d = + c n c s Spol ik Scep / i np i = 1k = 1 i = 1 i = 1 + i n c

10 Flood Level Analysis Si calcola il tirante idrico per una data portata, in questo caso 2552 m 3 /s, corrispondenti ad un Tr=30 anni; Si sono simulate diverse situazioni di copertura vegetale per valutare il sovralzo idrico % rispetto al tirante indicato dall Autorità di Bacino (14.99 m) per tale portata e simile a quello con copertura erbacea alta. copertura sponda SX centro alveo copertura sponda DX h sovralzo erba h = 0.1 m sedimenti d = m erba h = 0.1 m % sedimenti d = m sedimenti d = m sedimenti d = m %* erba h = 0.1 m con fascia arborea sedimenti d = m erba h = 0.1 m % erba h = 0.1 m con fascia arborea sedimenti d = m erba h = 0.1 m con fascia arborea % tutta veg arborea con S elevata sedimenti d = m erba h = 0.1 m % tutta veg. arborea con S reale sedimenti d = m erba h = 0.1 m % Se l alveo fosse sgombro o con erba tagliata non ci sarebbero problemi di aumento del tirante (mentre con erba alta 1 m, il tirante si innalza notevolmente); In presenza di vegetazione arborea il tirante aumenta notevolmente, ma l ipotesi di un buffer su ambedue le sponde non comporta un sovralzo eccessivamente elevato;

11 La variazione del rapporto s/d Le formule impiegate per determinare l effetto della vegetazione sul deflusso si basano sul rapporto Spaziatura/Diametro; s/d è quindi il parametro che determina l aumento di scabrezza dovuto alla presenza di alberi in alveo e sulle sponde; È studiato il sopralzo idrico % in relazione a variazioni di s/d; Confronto fra situazioni diverse

12 curva s/d 12.00% sovralzo idrico % 10.00% 8.00% 6.00% 4.00% 2.00% 0.00% rapporto s/d Si ipotizza tutta la sponda sinistra coperta da vegetazione arborea, della quale si simulano differenti valori di s/d, come esempi di possibili diversi criteri di gestione; Situazione attuale del buffer presente in sx idraulica: s/d = 6.32 Per valori di s/d > 10 il sopralzo idrico è < 5-6%, ed è quindi trascurabile, a conferma di quanto dimostrato in ricerche precedenti (Preti, 2002).

13 Uno studio in due variabili: Rappresentando con un unico grafico l andamento del sovralzo in relazione al rapporto b/h dell alveo e del rapporto s/d della vegetazione arborea si ottiene una superficie con andamento decrescente all aumentare dei due parametri; Sezionando la superficie con piani orizzontali (cioè fissando determinati valori di sovralzo) si ottengono delle curve isoipse che rappresentano le infinite combinazioni di b/h e s/d possibili per quel sovralzo; La scelta del tipo di governo da impiegare per la vegetazione arborea di sponda può quindi essere orientata da un sovralzo massimo ammissibile e dalle caratteristiche specifiche del corso d acqua (ad es. b/h).

14 Stima del grado di copertura 1 Al fine di quantificare il grado di copertura sulle due sponde, si è impiegato il metodo impiegato da Bombino, 2006, che stima separatamente la copertura di erba, arbusti e alberi e produce un unico valore ottenuto dalla media pesata (Global Canopy Cover); Impiegando le altezze medie di ciascuno strato si ottiene un valore di altezza pesata sul grado di copertura.

15 Stima del grado di copertura 2 Un grado maggiore di GCC e WCH indicano la presenza di una vegetazione più strutturata, cui corrisponde una maggior complessità e profondità dell apparato radicale e quindi una maggior stabilità; Valori più alti di questi parametri denotano una maggior valenza sia paesaggistica sia ecologica, nonché una miglior capacità di conservazione del suolo, che risulta essere più maturo e strutturato; in caso di stima con IFF il giudizio migliora all aumentare di GCC e WGH (Bombino, 2006, Bombino, G., Gurnell, A.M., Tamburino, V., Zema, D.A., Zimbone, 2007); Dal confronto fra i due rilievi sul buffer arboreo emerge una tendenza all aumento dei diametri e diminuzione del numero di individui, tendenza che potrebbe essere corretta da interventi saltuari di taglio delle piante più grandi.

16 L effetto della vegetazione erbacea H-Model si basa su due variabili: erba secca/erba verde e altezza dell erba; Al momento dei rilievi (metà settembre) la vegetazione superava talvolta i 150 cm di altezza ed era in pieno sviluppo; Simulazione in H-Model2: assenza di alberi, variazione di h dell erba verde e in crescita (espressa con il parametro hmin/hveg);

17 vegetazione erbacea 9.00% 8.00% 7.00% sovralzo idrico 6.00% 5.00% 4.00% 3.00% 2.00% 1.00% 0.00% -1.00% hmin/hveg Si nota che l effetto della vegetazione erbacea diventa trascurabile (< 5%) per valori di hmin/hveg > 0.2, ovvero quando l altezza dell erba è inferiore ai 50 cm; Per gran parte dell anno l erba non supera questa altezza, pertanto da un punto di vista idraulico la gestione risulta appropriata.

18 Shear stress distribution Formula dello sforzo di trascinamento tangenziale: τ = γ i R τ = N/m 2 Limite di resistenza al taglio del cotico erboso τ = 20 N/m 2 Calcolo dello sforzo di trascinamento con H-Model2 Il 10% del perimetro bagnato è sottoposto a sforzo > 20 N/m 2 Quando si supera il limite di resistenza Effetto della corrente sulla vegetazione erbacea (entro i limiti di resistenza)

19 Nei giorni dicembre 2010 il passaggio di una portata di circa 1000 mc ha provocato fenomeni di erosione: In destra idraulica e in sinistra, a valle del tratto vegetato, dove non c è presenza di copertura arborea.

20 Dettaglio sponda sinistra Dettaglio sponda destra

21 Conclusioni I due Consorzi di Bonifica attuano la manutenzione delle sponde con criteri diversi ed entrambi "giustificabili" dal punto di vista del rischio idraulico: in sponda sinistra si mantiene più elevata la funzionalità ecologica e si mantiene la sponda più protetta dall'azione erosiva (trascinamento o sforzo tangenziale della corrente) e più stabile grazie agli apparati radicali; In certi tratti urbani di fiumi e torrenti una vera e propria Riqualificazione Fluviale non è materialmente possibile; ciononostante un certo valore ambientale può essere mantenuto tramite una più oculata gestione delle biocenosi vegetali che spontaneamente si insediano sulle sponde, e che possono svolgere molteplici funzioni non solo di carattere prettamente ecologico ma anche ricreazionale e paesaggistico. La presenza di alberi lungo i fiumi è tollerabile e auspicabile anche in ambito urbano, purchè sia ben valutata e controllata anche nella sua evoluzione nel tempo!

22 GRAZIE PER L ATTENZIONEL ATTENZIONE!