Come si formano le piene?

È chiamato piena lo stato di un corso o di uno specchio d'acqua in cui il livello dell'acqua o il suo deflusso raggiungono o superano un determinato livello (so-glia). Nella quasi totalità dei casi le piene vengono provocate da fenomeni meteo-rologici, ovvero da processi atmosferici.

Gli eventi quali le precipitazioni estreme, che si manifestano in modo molto vio-lento oppure durano a lungo, possono scatenare una piena. Le piene possono però anche essere causate per effetto di un rapido disgelo dovuto a un sensibile e repentino aumento della temperatura.

L'interazione tra configurazione del terreno (rilievo), saturazione idrica del ter-reno, vegetazione, quantità di detriti che possono essere mobilitati, ripartizione della neve nonché interventi tecnici ai corsi e agli specchi d'acqua (per es. argini, bacini di ritenuta, ecc.) determinano la predisposizione di un bacino imbrifero a formare delle piene.

A dipendenza del sistema di anse, le piene producono effetti differenziati. Nei si-stemi di torrenti predominano il trasporto e la sedimentazione di sostanze solide.

Qui si registrano prevalentemente fenomeni quali deposito di materiale alluvio-nale, erosione delle rive e alluvionamenti da sedimento grossolano. Viceversa, nei corsi e negli specchi d'acqua del fondovalle prendono il sopravvento le inon-dazioni, ma possono manifestarsi anche fenomeni quali l'erosione delle rive e dell'alveo, ciò che provoca degli scalzamenti. Inoltre possono verificarsi degli in-nalzamenti del letto.

In considerazione dei possibili effetti prodotti, nella prassi, per quanto riguarda la Svizzera, il pericolo di piena viene suddiviso nelle seguenti categorie:

 deposito di materiale alluvionale;

 inondazione;

 erosione delle rive.

I provvedimenti atti a combattere e arginare le piene sono elencati e illustrati nel capitolo 4.7 «Introduzione alla gestione dei rischi».

Corso superiore

Corso medio

Corso inferiore

Mare o lago

Erosione in profondità Trasporto Erosione laterale Sedimentazione

4.4.1 Deposito di materiale alluvionale

I depositi di materiale alluvionale sono sedimentazioni di colate detritiche fuori dall'alveo. Spesso contengono componenti molto grossolane. In senso più lato vengono annoverate tra i depositi di materiale alluvionale anche ulteriori sedi-mentazioni di detriti torrentizi per effetto di processi fluviali.

Come sorge un deposito di materiale alluvionale?

Un deposito alluvionale (chiamato anche colata detritica o flusso detritico) è una massa pastosa composta di acqua e sostanze solide (sabbia, ghiaia, sassi, bloc-chi, legname) con un elevato tenore di sostanze solide (circa dal 30 al 60 %) che spesso scorre a velocità sostenuta. Questo fenomeno si manifesta in alta monta-gna e nelle Prealpi, precisamente nei luoghi caratterizzati da un fondo geologico sensibile all'erosione, quale il flysch (anche torbiditi che sono sedimenti clastici ossia deposizione di materiale a opera di correnti d’acqua torbide) o l'ardesia dei Grigioni, che fornisce materiale incoerente. Inoltre ci vogliono acqua e una pen-denza sufficiente (almeno 25 -30 %). Numerosi bacini imbriferi di torrenti presen-tano queste premesse.

L'evento scatenante può essere costituito da precipitazioni persistenti, da forti piogge, da grandine e/o da un disgelo particolarmente intenso. In definitiva il de-posito di materiale alluvionale si produce per effetto della liquefazione di mate-riale incoerente oppure a causa della rottura di un'ostruzione dell'alveo.

Un'ostruzione d'alveo è un intasamento dell'alveo prodotto da un ristagno di le-gname galleggiante, detriti o altro materiale. Questa massa intrisa d'acqua può scorrere a valle, nella maggioranza dei casi a scatti, a velocità sostenuta (da 40 a 60 km/h) nell'alveo o lungo vecchi solchi a girapoggio.

Un deposito di materiale alluvionale possiede una notevole forza erosiva. È infatti in grado di spostare grandi masse di detriti e pietrisco (blocchi con un volume di vari m³, tronchi d'albero, automobili, ecc.). Lungo i margini della colata detritica si formano dei cordoni detritici. Sul cono di colata detritica, la massa si arresta im-provvisamente dando origine alle tipiche sedimentazioni non assortite chiamate depositi di materiale alluvionale con i relativi frontali e lobi detritici.

Che tipi di danno possono prodursi?

La forza erosiva di un deposito di materiale alluvionale può provocare importanti abbassamenti del letto con relativa destabilizzazione delle scarpate di sponda.

Inoltre si producono anche danni dovuti all'impatto del frontale detritico che pos-sono essere ulteriormente rafforzati per effetto dei blocchi di pietra trasportati.

D'altro canto si manifestano anche danni imputabili ai massicci depositi di blocchi di pietra, detriti e legname sul lobo detritico. Possono quindi essere colpiti dalla

forza distruttrice di un deposito di materiale alluvionale fabbricati, strade, ma an-che persone. Il pericolo viene stabilito in base alle tracce lasciate da eventi pre-cedenti, nonché al rilevamento del potenziale di detriti e alla pendenza dell'alveo.

Colata detritica a Bondo, 25.08.2017, fotografo Ruben Wyttenbach, Berna

4.4.2 Inondazione

È chiamata inondazione, o allagamento, la sommersione temporanea di una superficie di terreno. Le sostanze e i materiali solidi trasportati dall'acqua si depositano sulla superficie inondata (alluvionamento da sedimento grosso-lano).

Ostruzione presso il bagno pubblico di Klosters 2005; foto: J. Jägli

Come si formano le inondazioni?

Le piogge intense o di lunga durata nonché il disgelo possono aumentare no-tevolmente il deflusso. L'alveo non riesce più a contenere tutta l'acqua e stra-ripa. Inoltre l'alto contenuto di detriti può portare a una colmata dell'alveo creando le premesse favorevoli per un'inondazione. Anche le ostruzioni che provocano dei ristagni d'acqua possono dar adito a delle inondazioni.

In caso di piena persistente sussiste il pericolo d'inondazione per effetto della rottura di una diga.

Si distinguono due forme di inondazione che possono comunque manife-starsi a fasi alternate:

 Inondazione dinamica

Sui terreni in pendenza, lungo i torrenti e i fiumi alpini, l'acqua fuoriesce dall'alveo ad alta velocità. Per effetto della notevole energia di scorri-mento, trascina a valle grandi masse di detriti e pietrisco che vengono de-positati fuori dall'alveo (alluvionamento da sedimento grossolano). Di norma, le inondazioni dinamiche sono di breve durata (alcune ore). Infatti, a causa della pendenza del terreno, l'acqua defluisce abbastanza rapida-mente, provocando eventualmente nuove erosioni.

 Inondazione statica

Qualora il livello dell'acqua di uno specchio o di un corso d'acqua pianeg-giante si alza lentamente può dare origine a uno straripamento progres-sivo. Nei terreni pianeggianti l'acqua si muove solo lentamente o rimane addirittura ferma.

Quali danni possono sorgere?

Nel caso delle inondazioni dinamiche i danni vengono provocati dalle forti correnti. Sovente si manifestano simultaneamente dei fenomeni d'erosione.

Viceversa, di fronte a un'inondazione statica vengono causati dei danni per effetto della profondità dell'acqua nella zona inondata. Spesso si registrano dei danni d'umidità nelle opere in muratura. In seguito all'acqua e ai detriti de-positati, le inondazioni possono danneggiare il pianterreno e i sotterranei dei fabbricati nonché le colture. I danni d'erosione provocati per effetto dell'affos-samento (abbasdell'affos-samento del letto dovuto alle correnti) si manifestano soprat-tutto nei pressi di pilastri in muratura, tralicci e fabbricati.

Le installazioni tecniche (riscaldamento/serbatoio, quadro elettrico) e i locali di servizio (impianti per lavatrici e asciugatrici, motori di ascensori ecc.) sono sovente collocati nei piani interrati. I cantinati vengono inoltre sempre più spesso adibiti a taverna o locale per hobby. Di conseguenza, la vulnerabilità ai danni in caso di inondazione aumenta sensibilmente.

4.4.3 Erosione delle rive

È chiamata erosione delle rive l'asportazione di materiale pietroso e mate-riale incoerente dalle scarpate di sponda per effetto della forza trainante di un corso d'acqua.

Erosione delle rive a Klosters 2005; foto: Chr. Wilhelm, UFPN

Come si forma un'erosione delle rive?

Qualora in caso d'inondazione la corrente è sufficientemente forte, l'acqua nell'alveo riesce ad assumere e a trascinare con sé sostanze solide (detriti e materiale più fine). L'acqua corrente esercita un effetto erosivo sia sui lati (erosione delle rive) sia in profondità (erosione del letto, erosione di profon-dità):

 Erosione delle rive

A dipendenza della potenza del corso d'acqua e della capacità di resi-stenza della scarpata di sponda, il materiale della scarpata può essere eroso per effetto dell'erosione delle rive e/o dell'erosione del letto. La con-sistenza della scarpata di sponda dipende dalle caratteristiche del mate-riale (per es. dimensione del granulato) e dalla vegetazione. L'erosione delle rive provoca frane di sponda e spostamenti dell'alveo.

 Erosione del letto ed erosione di profondità

Quando l'acqua si abbassa e la portata d'acqua si normalizza, il materiale trasportato, piuttosto grossolano, si deposita, mentre il materiale più fine viene rimosso, formando un rivestimento naturale del letto. In occasione della prossima piena è possibile che questo venga nuovamente squar-ciato (erosione del letto). Ciò provoca un abbassamento del letto le cui proporzioni dipendono dalla forza trainante e dalla capacità di trasporto dell'alveo, rispettivamente dalla resistenza e dalla consistenza del fondo.

La portata dell'erosione del letto rispettivamente l'abbassamento del fondo (erosione in profondità) dipendono dalla quantità d'acqua trasportata, dallo stato del letto, dalla conformazione geologica, dalla pendenza, dalla geome-tria dell'alveo, nonché dalla quantità e dalla composizione dell'apporto di so-stanze solide provenienti dai segmenti di letto superiori e dalle scarpate. Nei depositi di materiale alluvionale si denota sovente una spiccata tendenza all'erosione. L'erosione e la sedimentazione cambiano spesso a piccoli vo-lumi.

Quali danni possono insorgere?

In seguito a una possibile modifica del corso dell'alveo sono minacciate le co-struzioni vicine all'acqua, quali i ponti. Per effetto del franamento delle scar-pate di sponda potrebbero essere minacciate anche le costruzioni (fabbricati, strade e ferrovie) sopra il livello della piena. Di conseguenza, la potenza me-dia del franamento della scarpata, che ci si aspetta, costituisce un criterio de-terminante per indicare l'intensità del processo d'erosione.