Sistemazione dei corsi d'acqua

Introduzione

Sistemazione dei corsi d'acqua

Nel campo delle sistemazioni fluviali è frequente la necessità di tenere sotto controllo la naturale tendenza evolutiva della morfologia di un alveo naturale. La ricerca di una stabilità altimetrica del profilo longitudinale viene spesso raggiunta mediante l'inserimento di un manufatto, che solitamente appartiene ai due seguenti sistemi:

briglie, la cui introduzione rappresenta una serie di sbarramenti che non appena realizzati creano degli invasi tra un manufatto ed il successivo e che col tempo vengono colmati dal materiale solido trasportato dalla corrente (sedimenti depositati). La conseguente riduzione della pendenza media del fondo dell'alveo conduce alla classica sistemazione a gradoni (Figura 1.1.1).

Figura 1 1 1 Sistemazione di alveo mediante briglie con profilo del fondo a gradoni

soglie, il cui comportamento ricalca quello delle briglie. L'opera in questo caso non emerge sensibilmente dal fondo. In un alveo tendente all'erosione hanno semplicemente il ruolo di fissarne localmente l'altimetria, in modo che ivi il fondo non possa abbassarsi. Se quindi nel tratto di monte si verifica un'erosione ciò diminuirà la pendenza del corso d'acqua, ottenendo un profilo altimetrico a gradoni simile al caso precedente ma con uno scalino di minore entità (Figura 1.1.2). Le soglie devono essere fondate abbastanza profondamente, cosicché il previsto abbassamento dell'alveo a valle non ne causi lo scalzamento ed inoltre il salto di fondo che esse vanno a formare deve essere adeguatamente protetto.

Figura 1 1 2 Schema del fenomeno di scavo fra due soglie di fondo

Sia le briglie che le soglie, presentano, comunque, alcuni aspetti negativi per quanto riguarda l'impatto ambientale; infatti, innanzitutto costituiscono un ostacolo alla risalita dell'ittiofauna, che viene frammentata in tante popolazione riproduttivamente isolate (la maggior parte della fauna ittica non riesce a superare ostacoli più alti di 30-40 cm). Inoltre a monte delle briglie, per l'accumulo di sedimenti e la ridotta pendenza, l alveo diviene un materasso ciottoloso piatto ed uniforme, così che vengono ridotte la diversità ambientale, la diversità biologica e la capacità autodepurante. Infine, l'accumulo di sedimenti a monte delle briglie, durante il periodo di interrimento degli spazi compresi tra di esse, si riflette in erosione accentuata nei tratti vallivi.

La costruzione di nuove briglie deve dunque essere preceduta da una rigorosa valutazione della loro effettiva necessità, tenuto conto anche della loro contraddittorietà con le esigenze del ripascimento solido del litorale.

1.2 Rampe in pietrame

Se trasformiamo il salto di fondo che si verifica in corrispondenza di una delle opere precedenti in un tratto rigido, spesso a pendenza maggiore di quella iniziale dell'alveo, si arriva al concetto di rampa in pietrame (Figura 1.2.1). Viene così stabilito un profilo altimetrico a differenti pendenze ma non più a gradoni.

Figura 1.2.1 Schemi di rampe in pietrame

Le rampe in pietrame sono opere trasversali che arrestano solo in parte il materiale solido trasportato dalla corrente di fondo, modificando il profilo dell'alveo del corso d'acqua. Vengono realizzate, a seconda del tipo di corso d'acqua, in alvei con pendenze di fondo variabili dal 10% (per corsi d'acqua di tipo fluviale) fino anche al 30-40% (per corsi d'acqua di tipo torrentizio).

Si tratta di opere di modesta altezza, in genere non superiore ai 2-3m, costituite da una scogliera con massi di grossa pezzatura.

Il loro principale compito sta nella riduzione della forza erosiva della corrente grazie alla diminuzione della pendenza longitudinale dei tratti a monte dei manufatti stessi. L'innalzamento del fondo dell'alveo, oltre a ridurre la velocità della corrente, determina anche una maggiore stabilità del piede delle sponde.

Oltre alla stabilizzazione del fondo alveo, la costruzione di una rampa in pietrame può avere come obiettivo anche il ripristino della continuità morfologica del corso d'acqua, la creazione di un passaggio per pesci e la trasformazione di una briglia preesistente.

1.3 Funzionamento idraulico delle rampe

Per decretare il tipo di comportamento di una rampa in pietrame occorre confrontarne la pendenza di disposizione con quella dell'alveo da sistemare.

Se la pendenza della rampa è molto maggiore di quella dell'alveo, la corrente al piede del manufatto è animata da velocità superiori a quelle che si realizzano nell'alveo di valle e pertanto è necessario inserire un opportuno manufatto di dissipazione se non si indaga sulle caratteristiche dello scavo che ivi si originano.

Se, invece, la pendenza della rampa è confrontabile con quella dell'alveo in cui è inserita, la velocità al piede del manufatto è paragonabile a quella della corrente veloce in moto nell'alveo di valle, per cui il passaggio dalla rampa all'alveo naturale può avvenire con un semplice tratto rivestito mediante una gettata di massi.

Nella maggior parte dei casi applicativi la pendenza della rampa in pietrame è più elevata di quella dell'alveo in cui viene inserita, che spesso è un corso d'acqua di tipo fluviale (tipicamente a debole pendenza). Si possono presentare, perciò, le seguenti configurazioni del pelo libero (Figura 1.3.1):

Figura 1 3 1 Funzionamento idraulico di una rampa in pietrame

a) risalto posto al piede della rampa

b) lama stramazzante che si immette nella corrente di valle caratterizzata dalla presenza di un roller superficiale

c) risalto di tipo ondulato

d) corrente lenta su tutta la rampa

La condizione in cui si verifica il migliore rendimento del manufatto è visualizzata in a, con formazione del risalto immediatamente a valle della rampa. Man mano che il livello di valle si innalza si ricade nei casi b, c fino al caso d in cui la corrente rimane lenta anche in corrispondenza della rampa.

Da un punto di vista idraulico la rampa, oltre a determinare, come per il caso classico delle briglie, una dissipazione energetica localizzata a valle dell'opera, e imputabile allo sviluppo di un risalto idraulico, provoca dissipazioni addizionali distribuite sulla sua superficie. Proprio le irregolarità della superficie determinano lo sviluppo di macroturbolenze e di moti secondari che provocano un apprezzabile riduzione dell'energia propria della corrente idrica.