CAP 1 - INTRODUZIONE
1.1 - CARATTERIZZAZIONE DELL’ ALTO BACINO DEL SERCHIO
1.1.1 - INQUADRAMENTO GEOMORFOLOGICO
1a. - Orografia
L’alto bacino del fiume Serchio è delimitato a nord-est dalla catena appenninica, sud-ovest da quella apuana e nord-sud-ovest da una serie di rilievi più bassi culminanti nel monte Argegna (m 1054 s.l.m.) che lo separano dal bacino del fiume magra.
La catena apuana, ad andamento pressoché parallelo alla catena appenninica ed alla costa tirrenica, per la sua particolare composizione mineralogica e per le vicende tettoniche che l'hanno caratterizzata, presenta una morfologia assai rude ed impervia, molto simile a quella alpina. Dal punto di vista geologico, risulta costituita, alla base, da uno zoccolo di rocce cristalline, sul quale poggia una potente serie di calcari del Trias e del Lias, a cui si collegano alcune formazioni calcareo-dolomitiche delle zone circostanti, quali la Pania di Corfino. Ai margini di questo nucleo principale si riscontrano poi formazioni di minore consistenza riferibili al Cretaceo, all'Eocene ed al Miocene. Il gradiente altimetrico è sud-nord, culminando nel monte Pisanino (m 1946 s.l.m.), con varie altre cime che superano i 1700 metri di quota: Pania Secca (m 1711), Pania della Croce (m 1859), Sumbra (m 1764), Tambura (m 1894), Cavallo (m 1889), Grondilice (m 1809), Pizzo d'Uccello (m 1781).
La dorsale appenninica, formata in prevalenza da formazioni arenacee e calcareo-argillose di bassa tenacità (calcari alberesi, calcari nummulitici, scisti argillosi) e di origine eocenica, mostra una morfologia decisamente meno aspra di quella apuana. Ne deriva una maggiore linearità orografica, con pendici più ampie, caratterizzate da incisioni vallive più frequenti e quindi da una maggiore ricchezza di corsi d'acqua, che risultano avere quasi sempre una disposizione normale al Serchio. I rilievi risultano caratterizzati in media da altitudini maggiori, che sfiorano in alcuni casi i 2000 metri, raggiungendo la massima elevazione nel monte Prato (m 2054 s.l.m.), che risulta la
vetta più elevata dell'Appennino Toscano, ma con altre cime di notevole rilevanza, quali: Tondo (m 1782), Asinara (m 1730), Sillano (m 1874), Porraie (m 1834), Romecchio (m 1702), Castellino (m 1918), Vecchio (m 1982), Cella (m 1947), Alpe S. Pellegrino (1700) e Albano (1693).
Dai due versanti partono radialmente numerose catene secondarie che determinano la formazione di vallecole trasversali quasi parallele, tutte attestate con foci più o meno ampie sulla ristretta piana solcata dal Serchio. L'innalzamento delle due catene montuose, diverse per origine, ha determinato la formazione di sistemi di faglie ed il lento sprofondamento della fascia di fondovalle, coincidente con il corso del Serchio e le zone immediatamente prospicienti. Tale movimento isostatico è tuttora in corso, come dimostrano i ricorrenti eventi sismici della zona. L’andamento altimetrico di un bacino è descritto dalla curva ipsografica che riporta in ascissa la superficie del bacino che si trova al di sopra di determinate quote, rappresentate in ordinata. Nella figura 1.1.1 viene riportata la curva ipsografica relativa al bacino del fiume Serchio.
Tabella riassuntiva caratteristiche bacino Serchio S 1408 Kmq P 286 Km L 102 Km Rc 0.2 Ru 2 Ra 0.4 A -0.07 Hm 717 m slm H 691 m slm Im 36.30% 1b. - Idrografia
Il Serchio è delimitato da due versanti profondamente diversi fra loro: quello apuano, situato in destra orografica e quello appenninico. Il Serchio dalle sorgenti situate sui monti Romecchio (Serchio di Soraggio) e Tondo (Serchio di Dalli) percorre tutta la valle da nord-ovest a sud-est, ricevendo progressivamente i tributari apuani (Acqua Bianca, Rio Cavo, Edron, Turrite Secca, Turrite di Gallicano, ecc.) ed appenninici (Covezza di Verrucole, Covezza di San Romano, Canalaccio, Corfino, Esarulo, Sillico, Ceserana).
I torrenti appenninici, decorrenti per lo più su arenarie, di frequente accompagnate da banchi di scisti argillosi (galestri), risultano caratterizzati da alvei assai ripidi e da un accentuato trasporto solido. Sono inoltre sede di erosione sia diffusa che localizzata, nonché di frane e smottamenti. Tali fenomeni determinano un'orografia non molto tormentata. I corsi d'acqua apuani, il cui letto è ricavato su rocce prevalentemente calcaree, presentano un alveo incassato ma meno pendente dei primi e modellano le pendici con meccanismo di azione assai diverso. Nella parte alta e media dei sottobacini prevalgono i rotolii ed i crolli, che determinano notevoli apporti solidi, tuttavia, ai fini del modellamento delle pendici, risulta determinante l'azione chimica esercitata sulle rocce calcaree dalle acque meteoriche (carsismo). Tali fenomeni, unitamente alla maggiore consistenza e coesione della base geologica, determinano una morfologia a profili più aspri. Sia l'alveo del fiume Serchio che quelli di tutti i suoi affluenti possono ritenersi, salvo rare eccezioni, in fase di scavo. Talora si osservano
localmente accumuli anche notevoli, ma si tratta di situazioni temporanee, dovute al rapido degrado dei versanti.
La Garfagnana è inoltre caratterizzata da numerosi bacini artificiali ad uso idroelettrico, talora di considerevole invaso:
Invasi Serchio costruzioneData
Volume invasato Mmc Volume regolazione Mmc Bacino diretto kmq Bacino totale kmq
Vicaglia (Fosso a Corte) 1957 1,02 0,58 13 51
Gramolazzo (Serchio) 1953 3,8 3,4 38 130
Vagli (Edron) 1946 34 31,6 37 167
Isola Santa (Turrite Secca) 1950 0,79 0,75 30 215
Corfino (Corfino) 1914 0,77 0,7 24 55
Pontecosi (Serchio) 1925 2,95 1,51 294 371
Castelnuovo G. (Serchio) 1925 0,5 -- 430 430
Gangheri (Turrite Gallicano) 1916 0,944 0,84 25 31
Turrite cava (Turrite Cava) 1939 1,46 0,739 54 463
Borgo a Mozzano (Serchio) 1952 0,635 0,405 1061 1099
Vinchiana (Vinchiana) 1946 0,12 0,103 7,3 1110
Invasi Lima
Tistino (Lima) 1928 0,81 0,32 72 79
Verdiana (Verdiana) 1939 0,167 0,102 11 15
Rio Forca (Lima) -- 0,015 0,014 9,5 20
Giardinetto (Lima) 1912 0,007 0,004 200 210
Considerati nel loro insieme, essi influenzano in maniera sensibile l'idrologia della zona, poiché prelevano la maggior parte delle acque da numerosi bacini imbriferi e ne modificano sostanzialmente i deflussi. A riguardo si consideri anche la loro distribuzione spaziale nell’ Allegato 1.
1.1.2 - INQUADRAMENTO CLIMATOLOGICO
La posizione geografica del bacino del fiume Serchio, la sua minima distanza dal mare e le sue condizioni orografiche, caratterizzato da un’ elevata altezza media, favoriscono gli afflussi meteorici, che sono tra i più elevati di tutta italia. Dall'esame dei dati di piovosità si nota immediatamente come il bacino sia caratterizzato da un modulo pluviometrico annuo elevato, variabile da un minimo di 1398 mm ad un
massimo di 3080 mm, tra i più elevati anche su scala nazionale; la piovosità media annua trentennale (1951-1931) è di mm 1845, distribuita in 103 giorni piovosi. Fonte: Istituto Idrografico di Pisa.
A scala globale la posizione geografica della valle è proprio sulla rotta (storm track) delle grandi perturbazioni cicloniche che dall’ alto e medio atlantico si muovono verso est, sud-est stendendo i loro fronti perturbati per centinaia di km, caratteristica questa peraltro comune a una vasta area dell’ Europa temperata dove si hanno precipitazioni annue attorno ai 1000 mm; frequenti sono i fenomeni di ciclogenesi nel mare prospiciente (mar Ligure - golfo di Genova) dettate dalle irruzioni di aria fredda da nord attraverso la valle del Rodano fin sul mediterraneo centro occidentale dove incontra aria più calda e umida. Ma il reale valore aggiunto, in termini pluviometrici, che ha il bacino del Serchio è su scala locale e risiede nella sua vicinanza al mare che determina una componente di piogge di tipo convettivo e nel particolare andamento del rilievo che influisce con piogge di tipo orografico.
Le aree più piovose sono quelle situate in destra orografica del fiume Serchio ed in particolar modo i versanti delle Alpi Apuane, dove le precipitazioni non scendono mai al di sotto dei 2000 mm. I versanti e le cime in sinistra idrografica raggiungono valori pluviometrici massimi meno elevati, di poco superiori ai 2000 mm, con minimi di circa 1400 mm alla testata della valle del Serchio. Questo è dovuto alla vicinanza della catena apuana al mare ed al suo orientamento pressoché trasversale rispetto alla direzione (sud-ovest) dei venti dominanti apportatori di pioggia: essa funziona da barriera, obbligandoli così a sollevarsi ed a scaricare nella zona gran parte della loro umidità, quando poi raggiungono il rilievo appenninico sono meno ricchi di umidità e quindi le precipitazioni sono minori. Fa eccezione l’alta valle del Lima, nonostante sia la regione del bacino più distante dal mare, e ciò trova spiegazione nel fatto che i suddetti venti dominanti da sud-ovest non incontrano che le ultime basse propaggini Apuane, proseguono liberamente e si scaricano a ridosso del rilievo appenninico. Nell’ Allegato 2, sono rappresentate le isoiete relative alla precipitazione annua media nel periodo 1951-1981. La distribuzione annua delle precipitazioni presenta il massimo assoluto in autunno nel mese di novembre, il minimo assoluto in estate e valori quasi equivalenti in primavera ed inverno con un massimo relativo variabile tra
marzo e maggio. Il regime pluviometrico è dunque del tipo sublitoraneo appenninico. In figura 1.1.3 è rappresentato l’andamento degli afflussi mensili alla stazione pluviometrica di Villa Collemandina, nell’alto bacino del Serchio in riva sinistra (piovosità media annuale nel periodo 1924-2004 di 1425.9 mm).
Abbondanti sono anche le precipitazioni nevose, variabili in dipendenza dell'altitudine, dell'esposizione e della temperatura, con spessori del manto mediamente massimi in febbraio. La neve comincia a cadere agli inizi di dicembre e la sua permanenza al suolo si prolunga, alle quote maggiori, fino ad aprile-maggio.
figura 1.1.3
L'analisi termopluviometrica dell’ alto bacino consente di determinarne il bilancio idrico e, conseguentemente, il tipo climatico dell'intera area, secondo il metodo di Thornthwaite. Se ne ricava che la Garfagnana risulta piuttosto omogenea, con un indice di umidità globale (Im) compreso tra 108,3 (Sillano) e 300,9 (Casone di Profecchia). Il tipo climatico a cui appartengono tutte le stazioni è quindi perumido
conformemente alla cartografia tematica prodotta dalla regione toscana per la zonizzazione climatica. Ciò significa che in Garfagnana il surplus idrico è di gran lunga superiore al deficit. Quest'ultimo oscilla, infatti, fra valori massimi di 47 mm per Sillano, con un periodo di 16 giorni di suolo in condizioni di scarsa umidità, fino ad un valore minimo di 3 mm per Casone di Profecchia, con virtuale assenza di giorni in cui il suolo mostra condizioni di scarsa umidità. I valori del surplus idrico si mantengono invece sempre molto elevati, oscillando da 2500 mm a circa 800 mm, ben in sintonia con i valori di erosività climatica che, nella Garfagnana, risultano i più alti dell'intera regione. Nel complesso il clima della Garfagnana risulta di tipo montano, con escursioni termiche molto marcate dal giorno alla notte, temperature medie relativamente rigide, forti oscillazioni dei valori.
Per quanto concerne i deflussi si evince come il bacino del fiume Serchio sia caratterizzato da acque perenni, con una portata media, a Borgo a Mozzano (Annali del Servizio Idrografico relativi ai periodi 1923-1943, 1946-1951), di 46 mc/sec, pari ad un deflusso unitario di 43,4 l/sec/kmq, e un coefficiente di deflusso di 0,70 (soltanto 584 mm annui su un totale di 1.946 mm non si trasformano in deflusso) che rappresentano valori elevati in rapporto a quelli caratteristici degli altri corsi d’acqua appenninici. Ciò è dovuto, oltre che all’elevata piovosità, anche alle caratteristiche geomorfologiche e idrogeologiche del bacino. Il regime fluviale del Serchio a Borgo a Mozzano è dunque di appenninico di tipo nivo-pluviale. In figura 1.1.4 è riportato l’andamento del coefficiente di deflusso mensile per la suddetta sezione di chiusura.
figura 1.1.4
1.1.3 - INQUADRAMENTO GEOLOGICO E IDROGEOLOGICO
GENERALE
Il bacino del fiume Serchio si trova in una regione strutturalmente molto complessa, comprendente tutte le unità tettoniche che costituiscono l'edificio montuoso Nord Appenninico, a falde di ricoprimento sovrapposte. La parte medio-superiore del bacino, (a monte della confluenza con la Val di Lima) corrispondente alla Garfagnana ed a parte della Media Valle, è impostata in un’ accentuata depressione morfo-strutturale (nota come Graben della Val di Serchio) allungata in direzione appenninica (circa NNW-SSE), compresa fra le due grandi morfostrutture positive delle Alpi Apuane (a SW) e del crinale Appenninico (a NE). La porzione medio- bassa della Valle, (a Sud della confluenza del T. Lima) si articola invece in due tratti che tagliano, probabilmente per fenomeni di antecedenza, l'alto strutturale di Diecimo: il primo, in
direzione antiappenninica (circa SW-NE) segue presumibilmente un’ importante linea tettonica trasversale; il secondo, a meandri incassati, è comunque nuovamente nell'insieme allineato in direzione appenninica. In tale contesto il "Sistema Acquifero Carbonatico", costituito dalle formazioni calcaree della serie toscana, si scarica sia attraverso strutture idrogeologiche pensili presenti negli orizzonti più alti, con sorgenti di "trabocco" e di "svuotamento", sia attraverso strutture profonde, da cui si originano invece sorgenti di "sbarramento", oltre che di emergenza; in questo secondo caso gli acquiferi carbonatici "incassanti" possono alimentare le falde alluvionali, come avviene nella zona di confluenza del T. Celetra nel Serchio (loc. Valdottavo). Nel suo tratto terminale il Serchio attraversa, ancora in direzione generale SW-NE, il bacino intermontano della Pianura di Lucca ed infine la pianura costiera versiliese-pisana, una volta superata, in corrispondenza della stretta di Ripafratta, la prosecuzione della morfostruttura apuana.
Le successioni stratigrafiche delle diverse Unità tettoniche che affiorano nel bacino sono composte da una grande varietà di litotipi a differenti caratteristiche di permeabilità. In sintesi si può comunque affermare che sul versante destro (rilievi apuani) affiorano ampiamente rocce carbonatiche, molto permeabili per fessurazione e carsismo, mentre su quello sinistro (rilievi appenninici) prevale nettamente la formazione arenacea del Macigno, limitatamente permeabile per fessurazione; le aree di maggiore permeabilità sono in genere localizzate lungo le fasce di deformazione tettonica fragile. Sul fondovalle sono presenti anche formazioni calcareo-marnose, anch'esse a permeabilità secondaria decrescente, il cui grado di permeabilità è in genere inferiore a quello del Macigno, per la maggiore abbondanza di interstrati, strati e banchi marnosi ed argillitici.
Gli acquiferi carbonatici sono organizzati in un complesso sistema di strutture idrogeologiche, comprese tra un "Basamento" ed una "Copertura" relativamente impermeabili; in tale contesto possono essere individuati due sottosistemi acquiferi, con livelli di circolazione più o meno profonda, da quella carbonatica superiore fino al circuito idrotermale inferiore; quest’ultima, oltre a fare capo alle numerose sorgenti termominerali del bacino (Pieve Fosciana, Turrite, Barga, Bagni di Lucca) alimenta una circolazione profonda, regionale. La "Copertura", per quanto sia nell'insieme
impermeabile rispetto agli acquiferi sottostanti, è costituita anche da formazioni limitatamente e o localmente permeabili, dalle quali si originano numerose e diffuse sorgenti con portata limitata (di solito inferiore a qualche l/s), e quindi di un qualche interesse soltanto per usi locali.
1.2 - INTRODUZIONE ALL’ IMPIANTO IDROELETTRICO IN LOCALITA’
CAPRIOLA
Il potenziale idraulico dell’ alto bacino del Serchio è sfruttato nella sua parte montana da un sistema idroelettrico sviluppatosi in epoca storica su iniziativa di alcune società elettriche private e confluito poi nel patrimonio del gruppo ENEL.
E’ un sistema concatenato di impianti che utilizzano la disponibilità dei corsi più elevati del Serchio e dei suoi affluenti di destra. Notevoli quantità di acqua vengono captate con lunghissimi canali di gronda nella parte appenninica e derivate (passando per alcune utilizzazioni intermedie) fino ai bacini di accumulo in destra orografica, prima di Gramolazzo e poi di Vagli (con un primo impianto di turbinaggio in contropressione); Il serbatoio di Vagli è a servizio della grande centrale di Torrite che dopo il turbinaggio rilascia l’acqua nella turrite secca poco prima della sua confluenza nel Serchio in riva destra nei pressi di Castelnuovo Garfagnana.
Il presente studio si riferisce alla possibilità di sfruttamento del potenziale idroelettrico della parte pedemontana dell’alto bacino del Serchio, ovvero di una vasto bacino (circa 82 Kmq) di che si origina a valle delle prese ENEL a servizio degli impianti suddetti e che ha la sua sezione di chiusura sull’ asta principale del fiume in località Sambuca o Capriola. Il recupero di tale potenziale viene realizzato dall’ ENEL soltanto 4,6 Km più a valle e 50 m di dislivello più in basso laddove le acque del Serchio si immettono nel bacino artificiale di Pontecosi. Per questo nell’ immediato dopoguerra fu programmata la costruzione di un nuovo invaso proprio in località Sambuca là dove un imponente struttura lavica effusiva ofiolitica ostruisce quasi completamente il corso del fiume; la morfologia di questa stretta naturale deponeva ad un favorevole sbarramento del corso d’acqua e fu stimato di poter ricavare un invaso di almeno 6 milioni di mc.
L’ opera allora intrapresa fu poi successivamente interrotta per motivi non noti e non ne resta che una lunga galleria, scavata nella roccia suddetta, che presumibilmente doveva costituirne lo scarico di fondo.
Nella sua parte alta, corrispondente ad una zona di minimo pluviometrico di 1400 mm annui, è costituito in gran parte da una serie di sottobacini che si originano a valle di prese o dighe ENEL:
- quello apuano del Serchio di Gramolazzo, che si origina a valle della omonima diga.
- quelli appenninici del Serchio di Soraggio e Serchio di Dalli. - quello intermedio del Fosso di Gragnana.
Nella sua parte media comprende 3 importanti bacini naturali trascurati dal sistema di derivazioni ENEL che sono:
- quello apuano del Rio Cavo.
- e quelli appenninici della Covezza di Verrucole e della Covezza di San Romano-Corfino.
In questi casi si raggiungono quote di bacino elevate con i 1234 mslm del M. Umbriana nel bacino del rio Cavo e i 1604 mslm della Pania di Corfino sulla sponda appenninica. Ne consegue un elevato modulo pluviometrico ed un deflusso specifico notevole.
Infine immediatamente prima della nostra sezione di interesse si ha l’apporto delle acque del torrente Edron il cui sottobacino si origina a valle della diga di Vagli. Questo è un bacino apuano ed è perciò caratterizzato da un buon modulo pluviometrico. Per quanto concerne la caratterizzazione geomorfologica, idrografica e geologica del bacino si rimanda a quanto detto nell’ introduzione generale all’ alto bacino del Serchio, essendo le due anime del bacino, quella apuana e quella appenninica anche qui rappresentate nei loro caratteri tipici. Gli afflussi meteorici sono comunque inferiori ai valori medi del bacino del Serchio e pari ad un’ altezza annua ragguagliata all’ intera area di 1536 mm (desunta dalla carta delle isoiete medie nel periodo 51-81).
Il bacino oggetto di studio è evidenziato nell’ Allegato 1.
La scelta progettuale è orientata verso una tipologia d’impianto ad acqua fluente; Questa scelta è legata a considerazioni globali di ordine ambientale, geologico ed economico.
- opera di sbarramento di altezza limitata e strutturalmente poco impegnativa. La regolazione del deflusso è eseguita principalmente per mezzo di opere di sbarramento mobili.
- limitato impatto sulla continuità biologica del corso d’ acqua: la sua altezza limitata consente di realizzare con semplicità ed efficacia le opere atte a garantire tale continuità.
- Solitamente è inserito in rete, ovvero è un impianto tipo “on grid”; questo consente di svincolare la produzione da qualsiasi considerazione legata alla domanda energetica e consente di poter ottimizzare le scelte tecniche e la produzione sulla base di considerazioni economiche; Il ritorno economico è incrementato e si recuperano i mancati guadagni legati agli accorgimenti ambientali adottati.
L’ impianto è dimensionato “plasmandolo” attorno alla galleria esistente così da recupera ulteriormente una parte dei costi capitale iniziali.
