FLUVIALI, SISTEMAZIONI

FLUVIALI, SISTEMAZIONI

Le s. f. comprendono gli interventi e le opere che hanno principalmente il fine di evitare le modificazioni sfavorevoli degli alvei dei corsi d'acqua naturali e le esondazioni delle loro acque, in modo da difendere da conseguenti danni gli abitati, la viabilità, i terreni agricoli.

Lavori e opere classificabili, per le loro finalità, come s. f. sono stati intrapresi, guidati solo da regole empiriche, certamente da tempi molto antichi, ma datano solo di qualche secolo le prime impostazioni razionali per lo studio dei corsi d'acqua naturali, dei fenomeni che v'incidono e dei possibili interventi per governarli; ed è del tutto recente l'impiego di modelli matematici adeguatamente rispondenti in ampia generalità di casi. Molti problemi specifici possono avvalersi di modelli fisici riproducenti ambiente naturale e opere da progettare attraverso opportune forme di similitudine meccanica.

Una delle difficoltà di razionale sistematizzazione della materia è l'enorme diversità delle situazioni da affrontare: da sistemazioni che influenzano tratti di alveo di pochi metri, ad altre che possono o devono coinvolgere centinaia di chilometri, da fenomeni a decorso rapido nel tempo ad altri che evolvono verso condizioni di equilibrio in tempi lunghissimi. Grande è sempre il numero dei fattori che intervengono direttamente o come condizioni al contorno del problema da affrontare; molti di essi non possono essere quantificati in modo determinato, ma hanno natura di processi stocastici.

Le principali finalità che le s. f. tendono a conseguire possono riguardare, a titolo indicativo: la regolazione del trasporto solido, sia diminuendo gli effetti di erosione dal bacino (rimboschimento, bonifica montana), sia con la correzione del profilo dell'alveo in modo da limitare l'erosione o i depositi; le difese delle sponde e dei terreni rivieraschi dall'erosione; il miglioramento del deflusso delle portate di piena e il loro contenimento entro arginature, così da rendere il corso d'acqua non pericoloso per il territorio circostante; il miglioramento della navigabilità dei corsi d'acqua di pianura; il miglioramento della fluitazione dei ghiacci nei climi freddi; l'eventuale regolazione delle portate con serbatoi per moderare le piene e per incrementare i deflussi di magra a favore delle utilizzazioni e della tutela dell'ambiente.

Una rete idrografica, cioè il complesso naturale di un corso d'acqua principale e dei suoi affluenti, dallo spartiacque che delimita il bacino fino alla foce, può essere oggetto di sistemazioni aventi caratteri e finalità diverse nelle varie parti della rete stessa.

Sistemazioni dei torrenti. − In un torrente si riconoscono generalmente un bacino di formazione, o raccolta, nel quale prevale l'erosione, un canale a forte pendenza, collettore dei vari ruscelli, nel quale si verifica deposito di materiali grossolani ed erosione di quelli più minuti, e infine un cono di deiezione a pendenza ridotta con il quale il torrente confluisce nel fiume ricettore.

La sistemazione dei torrenti si propone la riduzione dell'erosione nel bacino di raccolta e il raggiungimento, nel resto del corso, di un profilo di fondo che si approssimi al profilo di equilibrio per la massima piena prevedibile, quello, cioè, per il quale non si abbiano notevoli erosioni né depositi. Ovviamente il riferimento a condizioni di massima piena per evitare le erosioni, che in quelle condizioni si verificano, lascia aperta la possibilità di depositi locali e temporanei in periodi di deflussi minori.

La sistemazione si realizza prevalentemente con opere trasversali agli alvei, dette briglie (v. diga, XII p. 803), che possono essere murarie, in pietrame contenuto da gabbioni metallici (soluzione che si tende a preferire alle murature rigide per la sua maggiore flessibilità e per le possibilità di migliore inserimento nell'ambiente naturale), in legname; queste ultime, unitamente a fascinate, viminate e interventi di rimboschimento, s'impiegano con successo per ridurre l'erosione nel bacino montano di raccolta. La modifica della pendenza nel canale collettore si ottiene con il colmamento, da parte del materiale trasportato, delle tratte a monte di ciascuna briglia; è necessario procedere con gradualità controllando gli effetti dei primi interventi e commisurando a essi i successivi; può accadere, per es., che contemporanei provvedimenti di riduzione dell'erosione nel bacino di raccolta modifichino notevolmente gli apporti di materiali solidi che precedentemente depositavano a valle.

Sistemazioni dei fiumi. − Nei corsi d'acqua di pianura, i cosiddetti fiumi stabiliti, facendo uso della terminologia di D. Guglielmini (1697), si ha una tendenza al compenso fra fenomeni di erosione e di deposito del trasporto solido; tali fiumi però generalmente non scorrono incassati in sezioni ristrette, ma si espandono in alvei molto larghi con forme a rami multipli, ovvero assumono forme unicursali a meandri. Entrambe le forme non si mantengono fisse, ma sono soggette a continui mutamenti; inoltre, durante i periodi di piena, vi sono rischi di esondazioni. Le sistemazioni tendono quindi a evitare erosioni delle sponde, eliminare o limitare le esondazioni, raccogliere in un alveo ristretto le acque di magra.

I principali tipi di opere sono le seguenti.

Difese di sponda, formate da strutture longitudinali radenti, o da strutture trasversali, dette comunemente pennelli o repellenti, che sono radicate sulla sponda e si protendono nell'alveo; si realizzano così sia protezioni delle sponde dalle erosioni, sia rettifiche delle sponde stesse, sia ancora il restringimento (calibratura) di un alveo di magra. Talvolta le due strutture s'impiegano contemporaneamente integrandone gli effetti specifici (v. fig.).

Rettifiche (o drizzagni) di curve, tagli di meandri, nuove inalveazioni che si realizzano con varie finalità, come la protezione di parti di territorio, il miglioramento della navigabilità, lo smaltimento delle piene, del trasporto solido, dei ghiacci; sono veri e propri canali artificiali costruiti secondo tipi e modalità diversi. Di tali opere si sono avuti importanti esempi già dal secolo 16° su fiumi veneti, su Po e Adige. Rettifiche per sviluppi di decine di chilometri sono state realizzate su Danubio, Reno, Mississippi e molti altri grandi fiumi.

Arginature, che hanno il compito della difesa idraulica dei territori soggetti alle esondazioni di un corso d'acqua. Con tali opere, in fiumi di una certa importanza, si delimitano un letto di magra e una zona di golena, che è destinata a essere invasa dalle acque di piena, ma che può essere, allorché asciutta, destinata a coltivazione, mentre le acque di piena, ove non arrestate dalla naturale altimetria del terreno circostante, sono contenute entro argini maestri; spesso la golena è separata dal letto di magra da argini golenali, che contengono le piene minori con maggiore fruibilità delle golene. È questa la soluzione riconosciuta idraulicamente più soddisfacente, oltre che di maggior sicurezza, nei confronti di altre che prevedono gli argini (detti in tal caso in froldo) direttamente sulle sponde del letto di magra, mancando le golene. Gli argini sono rilevati di terra (sabbiosa-argillosa) a sezione trasversale fondamentalmente trapezia con pendenza delle scarpate commisurata alle caratteristiche del materiale e all'altezza; se l'altezza è notevole, l'argine viene rinfiancato e allargato alla base addossando corpi di terra detti banche.

Per i corsi d'acqua importanti, che attraversano aree urbane, siano essi incassati o arginati, è tradizionale la calibratura della sezione con muri di sponda, muraglioni, che hanno inclinazione modesta del paramento contro fiume.

Si ascrivono ancora abitualmente al campo delle s. f. altri interventi, che non incidono sulla configurazione degli alvei, ma servono a ridurre le portate di piena in un tratto del fiume: tali sono i serbatoi di regolazione, i diversivi, gli scolmatori.

I serbatoi di piena sono laghi artificiali progettati per lasciar defluire a valle portate contenute entro un limite prefissato, invasando temporaneamente quelle eccedenti. Tale finalità viene spesso raggiunta riservando allo scopo una parte della capacità di serbatoi costruiti per altri usi. Altra funzione regolatrice dei serbatoi artificiali può essere rivolta, quando sia associata ad adeguate sistemazioni del letto di magra, ad assicurare portate minime per la navigazione, per fini igienici, per particolari utilizzazioni.

Nei riguardi delle piene, i serbatoi, generalmente realizzabili nelle parti alte e montane dei bacini, sono in grado di moderare adeguatamente solo quelle del tronco superiore del fiume, mentre hanno poca efficacia sul tratto vallivo, che può ricevere i contributi di altri affluenti non regolabili. In tali casi si provvede con un diversivo o uno scolmatore; il primo è un canale artificiale, che deriva parte dell'acqua del fiume adducendola direttamente ad altra foce; il secondo è egualmente un canale artificiale, che però viene alimentato dal fiume solo durante le maggiori piene. Importanti esempi di scolmatori si hanno in Italia su Reno, Arno, Adige.

Bibl.: F. Arredi, Idrologia, Milano 1947; A. Schoklitsch, Handbuch des Wasserbaues, Vienna 1950; F. Marzolo, Costruzioni idrauliche, Padova 1963, cap. iv; G. Supino, Le reti idrauliche, Bologna 1965, cap. i e vii; M. Morisawa, Streams: their dynamics and morphology, New York 1968; Ass. Idrotecnica It., Idrologia e sistemazione dei piccoli bacini, Atti del Convegno Naz., Roma 1969; P. Ph. Jansen e altri, Principles of river engineering, Londra 1979; R. Agostini e altri, Strutture flessibili in gabbioni e materassi Reno nelle aste torrentizie e fluviali, Bologna 1988.