Casse di espansione

Le casse di espansione sono superfici di terreno destinate alla raccolta di volumi idrici in modo da laminare l’onda di piena. Generalmente sono posizionate in zone in cui il territorio è prevalentemente pianeggiante in modo da poter invasare il maggior numero di metri cubi a parità di superficie. Si provvede anche alla realizzazione di arginature laddove non ci sia la presenza di argini naturali. Le casse possono essere di due tipologie: in linea e in derivazione. Le prime sono di solito convenienti dove il corso d’acqua non è arginato in quanto permettono di non realizzare gli argini del corso d’acqua ma solo quelli della cassa stessa (e talvolta neanche quelli se si sfrutta l’orografia locale). Nelle casse in linea tutta l’onda di piena attraversa l’opera e fuoriesce deformata attraverso manufatti di scarico. Nelle casse in derivazione solo una parte dell’onda (quella che sovrasta una portata preassegnata) viene derivata

Tuttavia per la prima tipologia sono più frequenti esondazioni rispetto all’altra; inoltre, tali casse funzionano idraulicamente male per corsi d’acqua a forte pendenza. Un’altra caratteristica di queste casse è lo sfasamento del colmo dell’onda di piena in uscita dalla cassa rispetto all’onda di piena indisturbata. Questo non avviene per le casse in derivazione laterale che non causano questo ritardo temporale. Anche le casse in derivazione funzionano peggio in zone dove il corso d’acqua è a forte pendenza. Tuttavia si può pensare di ricorrere a particolari accorgimenti per aumentare il livello idrico in corrispondenza della soglia sfiorante e dunque avere situazioni idraulicamente più favorevoli all’invaso di volumi. Questi accorgimenti possono essere :

• la realizzazione di un limitato tratto a bassa pendenza, preceduto in genere da un salto di fondo e da un bacino di dissipazione, e seguito da un tratto sufficientemente lungo con deboli perdite di quota in modo da avere un profilo di corrente più elevato

• il posizionamento all’interno dell’alveo a valle delle soglie sfioranti di manufatti tali da creare un rigurgito che propizi l’esondazione di volumi liquidi all’interno della cassa: questi manufatti di solito sono costituiti da pronunciati restringimenti di sezione

Analizziamo i criteri di scelta della tipologia di cassa:

1) condizioni topografiche: l’utilizzo di casse in derivazione è possibile nel caso in cui il corso d’acqua sia arginato. Se ciò non si verifica viene valutata la possibilità di riarginatura del fosso e della convenienza di riportarsi al caso precedente dal momento che le casse in derivazione forniscono, a parità di volume disponibile, miglior rendimento.

2) recupero di manufatti esistenti: anzitutto manufatti già esistenti possono fornire suggerimenti verso le scelte tecniche da effettuare. Inoltre il recupero di questi manufatti comporta sia vantaggi di carattere ambientale sia di carattere economico. Però non sempre il vantaggio economico si concretizza perché la scelta effettuata potrebbe portare alla costruzione di opere più onerose per l’adeguamento del manufatto stesso.

3) condizioni ambientali: dal punto di vista ambientale le casse in linea sono meno impattanti e in genere i manufatti richiesti per il loro funzionamento sono in minor numero di quelli necessari per una cassa in derivazione. Queste opere possono causare problemi per la risalita della fauna ittica. Si può ovviare a tale problema inserendo dispositivi atti a favorire la risalita dei pesci.

4) condizioni idrauliche: le casse in derivazione sono le più convenienti perché a parità di volume disponibile consentono un abbattimento del colmo più efficace. Inoltre non producono uno sfasamento del picco dell’onda di piena, fenomeno che invece si verifica per le casse in linea. Mentre nel primo caso di fatto non si hanno conseguenze sulla sovrapposizione delle onde di piena alla confluenza dei fiumi, nel secondo la possibilità che si abbia lo sfasamento dei colmi deve essere attentamente studiata in quanto i relativi effetti potrebbero essere positivi (sfasamento di due colmi che in precedenza si sovrapponevano) o negativi (sovrapposizione di due colmi che in precedenza erano sfasati). Per ciò che riguarda il trasporto solido, la cassa in linea tende ad interrarsi più frequentemente rispetto ad una cassa in derivazione perché, nel secondo caso, la soglia permette di selezionare il materiale in ingresso alla cassa, eliminando quello che si muove per trasporto al fondo.

5) condizioni economiche: le casse in derivazione sono in genere più costose proprio per il maggior numero di opere da realizzare. Inoltre possono risultare onerosi gli espropri dei terreni limitrofi alle attività svolte sugli stessi.

Per la laminazione delle piene in questione sono state utilizzate casse in derivazione. Generalmente sono alimentate da uno sfioratore laterale realizzato su una delle sponde del corso d’acqua, facendo defluire lateralmente una parte della portata in arrivo quando il pelo libero oltrepassa la quota geometrica della soglia dello stramazzo. Questo tipo di opera garantisce un funzionamento semplice ed affidabile.

Per il fosso Dogaia la cassa è stata posizionata prima del passaggio del corso d’acqua dal paese di Nozzano, nei pressi della località ‘Palletta’, proprio per salvaguardare il paese stesso. Nel caso del fosso Balbano è stato deciso di costruire l’impianto di laminazione subito dopo la confluenza dello stesso Balbano con il fosso Castiglioncello(maggiore degli affluenti). Queste zone di espansione si estendono in terreni che hanno la caratteristica di non essere urbanizzati e il più possibile pianeggianti, per favorire il massimo invaso di volumi liquidi. Di seguito riportiamo una planimetria dove si evidenziano le superfici selezionate per l’espansione del corso d’acqua; in celeste sono rappresentate le aree sfruttate per la realizzazione delle aree di espansione.

Lo svuotamento delle casse di espansione è regolato da luci munite da paratoie azionate direttamente da un operatore ed avviene comunque a gravità.

Fig 4.1- In celeste sono rappresentate le aree sfruttate per la realizzazione delle aree di espansione

Per la determinazione dell’onda laminata è stato impostato un foglio di calcolo che esegue un procedimento iterativo.

4.2 CASSA IN DERIVAZIONE LATERALE ALIMENTATA DA SOGLIA