1. Introduzione
1.1 Classificazione delle opere a basso impatto ambientale.
Le sistemazioni idraulico-forestali concernono le opere che eliminano o contengono entro limiti accettabili, gli effetti dei processi erosivi e franosi, delle colate detritiche, del distac-co di massi nonché delle cadute di valanghe che avvengono nei bacini torrentizi.
Possiamo trovare opere intensive ed estensive:
• le prime regolano la portata e il trasporto solido (trattenendo materiali precedente-mente erosi in alveo e sui versanti, o impedendo nuovi prelievi) e consistono in o-pere e interventi localizzati in alveo;
• le seconde hanno lo scopo di arrestare all’origine la produzione di sedimenti e il di-stacco di frane, colate, massi, valanghe, e consistono in opere e interventi diffusi o distribuiti sui versanti del bacino torrentizio.
Le opere impiegate nella sistemazione idraulica del tratto montano di un corso d’acqua possono essere altresì raggruppate in due grandi categorie:
• opere trasversali, che vengono inserite nella sezione trasversale del corso d’acqua e quindi sono normali alla direzione principale della corrente fluviale. A questa cate-goria appartengono le soglie, le briglie e le rampe.
• opere longitudinali, che vengono costruite in maniera tale da offrire protezione alle sponde e sono parallele alla direzione della corrente. A questa categoria apparten-gono le protezioni di sponda e i cunettoni.
1.2 Le briglie in massi
La sistemazione idraulica del tratto montano di un corso d’acqua viene effettuata inserendo nella sua sezione trasversale opere denominate briglie.
Nei torrenti di trasporto, le briglie determinano la formazione di una cassa di trattenuta (o piazza di deposito) in cui la corrente, per effetto del rallentamento indotto dal manufatto, rilascia una parte del suo carico solido; queste opere, proprio per l’azione che esercitano nei confronti del materiale solido veicolato dalla corrente, sono denominate briglie di trat-tenuta.
Nei torrenti di scavo, invece, le briglie determinano una riduzione della pendenza a seguito di fenomeni di deposito a tergo delle opere, mitigano o arrestano l’erosione del fondo alveo e consolidano il piede delle pendici.
Gli interventi sistematori sono indirizzati a rallentare o ad arrestare un’evoluzione morfo-logica del territorio che, in assenza di controllo, porterebbe a un esteso dissesto.
Tali interventi in un’ottica “ambientalistica”, dovrebbero essere attuati assecondando i processi naturali e senza stabilire contrasti tra l’azione correttiva che si vuole attuare e la naturale evoluzione dell’ambiente.
In definitiva l’azione antropica correttiva dovrebbe inquadrarsi come una partecipazione intelligente dell’uomo a tale evoluzione, nel tentativo di comprendere gli esiti di tale evo-luzione e di indirizzarla con opportuni interventi verso obiettivi di conservazione.
Anche le caratteristiche costruttive delle opere di sistemazione del tratto montano di un corso d’acqua, portano il segno di alcuni elementi ambientali quali l’impiego di alcuni ma-teriali disponibili in loco come il legname o la pietra anche per ottenere benefici non solo ambientali ma anche economici.
Il ricorso alla pietra è giustificato maggiormente, infatti è accresciuta l’importanza che ri-veste il valore turistico, biologico e ambientale delle opere sottoposte a questo tipo di in-terventi: la pietra come il legno sono infatti capaci di partecipare in modo naturale alla de-finizione del paesaggio conferendo ad esso non solo una riqualificazione estetica ma anche un senso di ordine.
Esiste, però, una fondamentale differenza concettuale fra la realizzazione di una briglia che utilizza il masso come materiale costruttivo, in alternativa al calcestruzzo semplice o al cemento armato, e l’idea di riconoscere ai massi la capacità di riprodurre la morfologia na-turale di quei torrenti montani che, pur non essendo alterati da interventi antropici, presen-tano già un assetto stabile nel tempo.
La filosofia che caratterizza la cosiddetta “ricostruzione morfologica” si basa sul presuppo-sto di conferire al corso d’acqua la tipica configurazione a riffle (tratti a pendenza sostenuta e tiranti idrici contenuti) e pool (tratti a profilo più piatto e tiranti più elevati).
Lo studio dei parametri caratteristici che contraddistinguono le unità a riffle and pool può suggerire in che modo imitare, mediante le briglie in massi (o in gabbioni), la morfologia dei torrenti montani.
Il tipo di regime idraulico che caratterizza il susseguirsi ritmico si salti idraulici e pozze dove hanno luogo risalti idraulici parzialmente o totalmente annegati, sembra favorire la dissipazione energetica nelle pool e contribuisce a una complessiva stabilità del sistema.
Le briglie in massi possono essere realizzate secondo tre diverse tecniche costruttive:
1. briglie-step posate a secco;
2. opere costituite da massi annegati nel calcestruzzo (quelle che ho considerato du-rante le prove di laboratorio);
3. briglie-step con scheletro in cemento armato e massi ancorati allo scheletro me-diante funi metalliche.
Il modello preso in considerazione in questo studio riguarda le briglie in massi che simula-no il comportamento di quelle costituite da massi annegati nel calcestruzzo.
In particolare ho analizzato e studiato sperimentalmente lo scavo che si forma al piede di tali opere.
Come sappiamo l’inserimento in alveo di un’opera trasversale, quale una briglia, una ram-pa o una soglia, modifica le caratteristiche del moto in prossimità dell’opera e determina un fenomeno erosivo di tipo localizzato a valle di essa.
1.3 Le briglie in gabbioni metallici
I gabbioni metallici sono delle scatole realizzate con una rete metallica, di forma parallele-pipeda o cubica che, dopo essere state riempite di ciottoli, vengono chiuse mediante abbas-samento del coperchio che viene legato lungo tutto il perimetro delle altre superfici laterali. (fig. 1.3.1)
Figura 1.3.1 Esempio di gabbione metallico.
I ciottoli, mediamente, devono avere dimensioni medie maggiori di quelle della maglia del-la rete metallica per impedirne del-la fuoriuscita.
I gabbioni vengono messi in opera l’uno accanto all’altro e in strati sovrapposti, in modo da dare la forma voluta all’opera da realizzare e vengono quindi legati tra di loro mediante un filo di ferro dolce.
Le opere in gabbioni hanno dei notevoli vantaggi rispetto alle tradizionali, sono molto fles-sibili e possono subire dei cedimenti e delle deformazioni notevoli senza che venga com-promessa la loro stabilità; si adattano bene a qualsiasi tipo di terreno e fondazione, sia per-ché ne seguono perfettamente i cedimenti per la loro elasticità, e sia perper-ché, rispetto alle opere murarie, hanno un minore peso specifico a causa della presenza di vuoti tra i ciottoli. Alla base hanno delle dimensioni maggiori in modo da trasmettere al terreno delle pressio-ni minori e aumentare la stabilità.
Le opere in gabbioni si prestano bene ad essere modificate nel tempo grazie alla possibilità di affiancare o sovrapporre a esse nuovi gabbioni, in modo da ottenere un ingrossamento o un sopraelevamento delle opere stesse.
Anche le briglie in gabbioni si inseriscono abbastanza bene nel contesto paesaggistico circostante, infatti dopo alcuni anni dalla loro costruzione viene favorita la crescita spontanea della vegetazione sulla struttura.
La loro struttura è estremamente permeabile e ciò costituisce un vantaggio perché vengono ridotte le sollecitazioni e viene favorita la dissipazione energetica della corrente che filtra attraverso il corpo briglia.
Quando si vuole ottenere l’impermeabilità dell’opera, le superfici dei gabbioni vengono si-gillate mediante uno strato di mastice di bitume idraulico o di calcestruzzo.
Il filo di ferro viene protetto dalla corrosione mediante zincatura o una guaina in PVC; la rete metallica, in genere, è a maglia esagonale a doppia torsione che impedisce il propagar-si della rottura di qualche filo, evitando la fuoriuscita del materiale di riempimento.
In genere le briglie in gabbioni, per altezze fino a 5m vengono realizzate con il paramento di valle verticale e quello di monte sagomato a gradoni, con uno spessore in sommità di almeno 1 m e con la fondazione ancora in gabbioni.
Comunque, in funzione del tipo di paramento di valle le opere in gabbioni possono essere distinte in tre tipologie:
• a parete di valle verticale; • a gradoni;
• a parete di valle inclinata con configurazione a scivolo.
Il tipo a parete di valle verticale è di più semplice realizzazione ed è indicato per la costru-zione di opere idrauliche di modesta importanza. Il paramento di valle verticale determina la formazione di una vena stramazzante completamente areata e distaccata dal paramento stesso riducendo i fenomeni di abrasione sulla gaveta a opere del materiale solido traspor-tato dalla corrente.
La briglia con parete di valle a gradoni consente una dissipazione progressiva del carico totale che possiede la vena stramazzante sulla gaveta mediante una serie di piccoli salti. E’ adatta a manufatti di modesta altezza e per valori contenuti di portata.
Proprio in funzione della portata sui manufatti si possono formare due tipi di corrente: a nappe flow o a skimming flow.
Il paramento di valle a gradoni può essere assimilato ad una scala di stramazzi.
In condizioni di nappe flow si verifica la “wake step ricirculation” che si ha per canali con bassi valori di pendenza o di portata; i vortici che si formano alla sommità di ciascun
gab-bione sono responsabili della dissipazione energetica ma lo è anche la scabrezza dello sca-lino. La zona di ricircolo dei vortici non riesce a occupare l’intera pedata del gradino e il getto proveniente dalla sommità di un gradino colpisce la sommità di quello inferiore. Invece in condizioni di skimming flow su una scala di stramazzi la corrente si dispone pa-rallelamente alla pendenza media del manufatto e la scia vorticosa generata da ciascun gradino o boulder (se consideriamo la briglia in massi) si esaurisce prima di incontrare l’elemento successivo. Questo avviene soprattutto per valori di portata maggiori in cui la corrente è come se scorresse su uno pseudo-fondo delimitato inferiormente dai vortici e dagli spigoli dei gradini (caso gabbioni) o dei boulders (caso briglia in massi); in questo caso viene dissipata meno energia.
Dopo queste considerazioni di “carattere energetico” possiamo dire che la briglia con pa-ramento di valle inclinato si impiega nei manufatti con altezza fuori terra superiore a 10m. La lama stramazzante è aderente al paramento di valle grazie alla particolare configurazio-ne geometrica dello scivolo. La savaconfigurazio-nella può essere realizzata o meno, e in geconfigurazio-nere assume una forma a trapezio grazie all’impiego di due gabbioni parallelepipedi a sezione triangola-re. Il paramento a valle verticale assicura il distacco della vena stramazzante e quindi pro-tegge la rete metallica dall’azione abrasiva esercitata dal materiale trasportato di grosse dimensioni.
Nel modello idraulico utilizzato in laboratorio è stato ritenuto opportuno considerare il pa-ramento di valle inclinato a 45° (sagomando a gradoni la superficie) per favorire un oppor-tuno processo dissipativo già in corrispondenza del corpo briglia.
1.4 Lo scavo al piede delle briglie
Numerosi studi di tipo sperimentale sono stati eseguiti nei riguardi dello scavo al piede di rampe in massi ma non nei confronti di opere quali briglie in massi o in gabbioni metallici. Innanzitutto c’è una sostanziale differenza fra i due tipi di scavo: le briglie in gabbioni e in massi sono per lo più permeabili e le rampe non lo sono affatto, ne consegue che il feno-meno dissipativo nel caso delle briglie avviene anche al loro interno oltre che sulla superfi-cie inclinata del paramento di valle.
Inoltre nel caso delle briglie il risalto a valle è quasi sempre annegato, ed è del tipo SMB
(submerged mobile bed), infatti questo tipo di risalto si ha sempre nel caso di pendenze e-levate (Fr>1) quali sono quelle del paramento di valle sia della briglia in massi che della briglia in gabbioni metallici.
Il più temuto fenomeno di disturbo che caratterizza sia le briglie di tipo tradizionale sia quelle in massi e in gabbioni metallici, è lo scavo provocato dalla corrente al piede del ma-nufatto che potrebbe provocarne lo scalzamento.
Per questo si ritiene opportuno studiarne le caratteristiche in maniera sperimentale; l’approccio fisico sarebbe molto complicato se non addirittura impossibile vista l’enorme quantità di parametri aleatori in gioco.
Se il materiale d’alveo non è di dimensioni molto elevate, l’erosione può risultare di cospi-cua entità, per cui, al fine di evitarne la formazione, vengono talvolta realizzati bacini di dissipazione in rilevato o in scavo.
Questo studio, quindi, ha l’obiettivo di trovare delle correlazioni fra le grandezze e l’entità dello scavo per effettuare il predimensionamento di tali manufatti di protezione.
