OPERE DI SCOLMAMENTO DELLE PIENE

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INTRODUZIONE

Si ritiene opportuno premettere all’argomento oggetto di questa tesi, alcuni concetti generali che permettano di inquadrare meglio tutte le attività che occorre intraprendere nel settore della protezione idraulica del territorio, le quali sono già state trattate da vari autori (vedi bibliografia) e che qui di seguito vengono riprese.

Per controllo delle piene si intende il complesso di provvedimenti, sia di natura tecnica che amministrativa, finalizzati alla protezione dei territori soggetti al rischio di inondazione.

Poiché le piene hanno carattere aleatorio e qualunque evento verificatosi nel passato può essere superato in gravità, è chiaro che il controllo del fenomeno non può essere effettuato in senso assoluto, ma solo con riferimento a un evento di assegnata frequenza probabile di superamento.

Le misure di difesa dalle piene devono per questo essere stabilite con criteri economici fondati sul confronto tra i costi di costruzione, esercizio e manutenzione dell’opera, opera che è in grado di fronteggiare un evento di piena di assegnato tempo di ritorno, e i benefici ritraibili a seguito della sua realizzazione.

Questa procedura si presenta però di difficile applicazione per le difficoltà derivanti dalla valutazione quantitativa dei danni, producibili dagli eventi di piena, riguardanti beni economici non tangibili come le vite umane, le bellezze naturali, il patrimonio artistico, ecc.

Negli ultimi decenni il processo di sviluppo economico del nostro Paese ha aumentato enormemente la quota di suolo destinata all’edificazione, molto spesso invadendo gli ambiti fluviali a spese della libera divagazione ed espansione dei fiumi stessi.

La materia è regolata da un complesso corpo normativo volto a tutelare le esigenze della sicurezza idraulica: dal Regio Decreto n. 523/1904 alla Legge n.183/1989 (istituzione delle Autorità di Bacino) fino – vista la crescente frequenza di eventi alluvionali verificatisi negli anni ’90 – al Decreto “Sarno” n. 180/1998 convertito nella L.267/1998 (istituzione dei Piani di Assetto Idrogeologico).

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Le misure di difesa dalle piene possono essere classificate in :

Interventi strutturali:

Opere ingegneristiche su versanti, alvei, fondovalle, profondamente influenzanti il paesaggio. Per i corsi d’acqua montani si persegue il controllo del trasporto solido e dell’evoluzione morfologica, per quelli vallivi invece il controllo dei deflussi di piena e il loro contenimento all’interno dell’alveo.

Interventi non strutturali:

Monitoraggio; manutenzione; previsione e sorveglianza; regolamentazione uso del suolo.

TORRENTI MONTANI –

Conseguenze dell’erosione:

- Abbassamento del fondo.

- Instabilità delle sponde.

- Scalzamento fondazioni manufatti.

Interventi nel tratto di interesse:

- Riduzione della pendenza.

- Briglie di consolidamento.

- Riduzione dell’erodibilità.

- Rivestimento alveo.

- Soglie di stabilizzazione del fondo.

TORRENTI MONTANI –

Conseguenze del deposito:

- Innalzamento del fondo.

- Innalzamento livelli di piena.

- Possibile aumento del trasporto a valle.

- Possibile formazione di debris flows.

IX Interventi a monte del tratto di interesse:

- Riduzione dell’apporto solido.

- Sistemazione dei versanti: viminate, fascinate, terrazzamenti ecc.

- Opere di contenimento: briglie di trattenuta e/o contenimento.

Interventi nel tratto di interesse:

- Alveo a sezione ristretta.

- Soglie di fondo.

- Sistemazioni spondali.

- Briglie di consolidamento.

- Briglie selettive.

- Soglie di fondo, opere trasversali non sporgenti con riduzione della pendenza e/o stabilizzazione dell’alveo.

- Difese sporgenti (pennelli).

- Cunettoni.

CORSI D’ACQUA VALLIVI

Caratteristiche:

- Correnti lente.

- Velocità della corrente non molto alta (influenzate da valle).

- Trasporto solido ridotto e limitato ai materiali più fini.

- Pressione antropica ravvicinata.

Interventi di aumento capacità di portata dell’alveo:

- Arginatura, rigetto arginale.

- Ricalibratura dell’alveo.

- Rettifica fluviale.

Interventi di riduzione portata di piena :

- Serbatoi di laminazione (da realizzare nelle zone a monte ), - Scolmatori e diversivi.

- Casse d’espansione.

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OPERE DI SCOLMAMENTO DELLE PIENE

Le opere di scolmamento delle piene possono essere distinte in due categorie :

alla prima appartengono quelle che riducono la massima portata al colmo immagazzinando una parte del volume di deflusso durante la fase ascendente dell’onda di piena, restituendola successivamente all’alveo a valle;

alla seconda le opere che riducono la portata massima, facendo defluire un’aliquota di essa in un diverso alveo.

Le opere del primo tipo sono i serbatoi di laminazione delle piene e le casse di espansione, quelle del secondo tipo i diversivi e gli scolmatori.

CASSE D’ESPANSIONE

L’impegno maggiore per gli interventi strutturali, e forse quello più impattante sul paesaggio, è indubbiamente costituito dalle “casse di espansione” sono delle superfici di terreno posti in adiacenza ai tronchi vallivi dei corsi d’acqua e delimitate da arginature o da un naturale rialzamento del terreno, nella quale viene temporaneamente immagazzinato una aliquota del volume dell’onda di piena che viene successivamente restituita a valle, hanno il pregio di ridurre le portate idriche senza aggravare il rischio a valle.

Tipologia delle casse:

- Casse in linea: sfruttano il volume ottenuto dal rigurgito provocato da un’opera trasversale realizzata in alveo che controlla la portata effluente in funzione del livello nella cassa; senza utilizzo di organi meccanici garantisce un funzionamento semplice e affidabile.

- Casse in derivazione: sfruttano porzioni di territorio che si sviluppano parallelamente all’alveo alle quali sono idraulicamente connesse attraverso soglie, sifoni o altri sistemi idraulici collocati nel corpo dell’argine del fiume.

Garantiscono una più efficace decapitazione dell’idrogramma di piena a parità di volume invasato rispetto a quelle in linea. Tale tipologia si può adottare più facilmente quando l’alveo è arginato o pensile.

XI Opere di alimentazione e scarico:

- Opere di alimentazione nelle casse in linea sono le briglie o traverse.

- Opere di alimentazione nelle casse in derivazione sono gli sfioratori laterali ricavati abbassando e risagomando il ciglio arginale, e i sifoni autolivellatori.

- Opere di scarico sono le luci di fondo.

L'efficienza e l'efficacia di questi manufatti è governata in modo rilevante dalla tipologia degli organi di alimentazione (in quanto gli organi di scarico hanno solo conseguenze nello svuotamento della cassa dopo l'evento di piena e, quindi, non sono di importanza cruciale).

La tipologia adottata per gli organi di alimentazione delle casse diventa un punto tanto più critico quanto minore è l'estensione del bacino idrografico.

Per gli affluenti del fiume Arno, come in molti altri corsi d'acqua italiani, i tempi di risposta del sistema idrologico alle sollecitazioni dei nubifragi sono assai modesti, dell'ordine delle ore. Risulta quindi essenziale un corretto innesco del sistema di laminazione ai fini della sua efficacia.

In questi casi l'uso di paratoie automatiche regolate da organi elettromeccanici, sebbene possa garantire un elevata efficienza di laminazione, presenta sia problemi di affidabilità sia limiti dal punto di vista di inserimento ambientale. I limiti di affidabilità sono legati alla sicurezza dell'innesco che avviene, di norma, soltanto ogni 20 o 30 anni. Organi meccanici sono quindi suscettibili di malfunzionamento quando sollecitati con tale rarità. Inoltre, la presenza di eventuali materiali flottanti, che spesso si accompagnano alle piene nei corsi d'acqua, può provocare malfunzionamenti altamente pericolosi.

Sotto l'aspetto ambientale, l'inserimento paesaggistico di queste strutture è spesso problematico e crea una cesura nell'ecosistema fluviale. Infine, in costo di investimento iniziale è assai cospicuo, ma soprattutto va previsto un elevato onere di manutenzione.

Dall'esperienza degli sfioratori delle dighe, è provato come il rischio di malfunzionamento di questo tipo di paratoie si manifesti soprattutto in condizioni critiche (nubifragio, black-out, elevato carico di sedimenti e di materiale flottante trasportato dall'acqua, ecc.).

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Per contro, queste sono proprio le condizioni in cui l'efficacia del funzionamento deve essere garantita per la salvaguardia del territorio.

D'altra parte i classici sfioratori a soglia fissa non rigurgitati, che garantiscono una perfetta affidabilità in quanto strutture statiche, garantiscono una bassa efficienza di laminazione.

La frequenza di allagamento di una cassa è quindi molto alta, e così il volume da invasare. Nella gestione delle piene non si può generalmente consentire che tutte le aree destinate a laminazione siano inondate ogni anno o più volte l'anno, sia per i danni ambientali diretti e indiretti, sia per i modesti risultati di laminazione.

Uno sfioratore laterale a soglia rigurgitata unisce affidabilità e economicità rispetto all'efficienza di una soglia dotata di paratoie automatiche ed è quindi di grande interesse pratico.

L'attuale ricerca idraulica e ambientale mira dunque allo sviluppo di questa tipologia di sfioratori, indipendenti da fonti energetiche esterne. Inoltre, l'innesco automatico rende il sistema meno vulnerabile agli errori umani di esercizio.

L'obbiettivo dell'innovazione è quello di fornire una alternativa, eco-compatibile ed efficiente, nell'ambito della gestione del territorio e della protezione civile dalle piene fluviali. L'assenza di consumi energetici, la semplicità e l'affidabilità del principio di funzionamento, saranno i punti di forza di questo dispositivo.