Naturalista sicil., S. IV, XXX (1), 2006, pp. 107-124

CHRISTIAN CONOSCENTI

VALUTAZIONE DELLEROSIONE PRODOTTA DAI PROCESSI DI DILAVAMENTO NEL BACINO

DEL FIUME DELLA MENDOLA (SICILIA, ITALIA)

RIASSUNTO

Lerosione del suolo costituisce un problema di estrema rilevanza per le conseguenze economi-che e ambientali che pu determinare. Per tale motivo sono stati condotti numerosi studi con la fina-lit di elaborare e applicare modelli utili ad una corretta valutazione dellerosione. Lo scopo di que-sto lavoro quello di presentare i risultati ottenuti utilizzando due diverse metodologie divalutazione dellerosione prodotta dai processi di dilavamento, nel bacino idrografico del Fiumedella Mendola. Il lavoro stato condotto con lausilio di un software GIS che ha permesso di gesti-re ed elaborare i dati. Una prima valutazione stata ottenuta studiando gli effetti prodotti in super-ficie dallerosione idrica in termini di forme del rilievo modellate. A tal scopo sono state rilevate, tra-mite lanalisi di ortofoto ad elevata risoluzione, le forme prodotte dai processi di rill-interrill erosion,rill erosion e gully erosion, e le aree dove si sviluppano calanchi. Lanalisi ha permesso di riconosce-re gli effetti del dilavamento sul 26,5% della superficie totale del bacino, indicando la distribuzionespaziale sul territorio dei diversi processi di erosione del suolo. La seconda metodologia applicata stata la Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE). Il modello empirico ha permesso di stimarela perdita di suolo prodotta dai processi di dilavamento nelle 33.926 unit territoriali in cui statosuddiviso il bacino. La valutazione ottenuta tramite il modello RUSLE descrive, con elevato detta-glio, la distribuzione spaziale dellintensit dellerosione del suolo nel bacino del Fiume della Men-dola. I risultati ottenuti tramite lapplicazione dei due diversi metodi sono stati confrontati, mostran-do una buona congruenza tra i relativi dati; nelle unit territoriali che hanno evidenziato gli effettidei processi di dilavamento, il valore di perdita di suolo, calcolato con il modello RUSLE, risultamaggiore al crescere dellintensit, in termini di erosione prodotta, delle forme rilevate.

SUMMARY

Evaluation of water erosion from Mendola River basin (Sicily, Italy). Soil erosion is a problem ofgreat relevance because of its economic and environmental consequences. Several studies have beencarried out to develop and apply models suitable to a correct assessment of erosion intensity. The

aim of this paper is to present the results obtained by applying two different methodologies of watererosion evaluation to the Mendola River drainage basin. A GIS software was used as a tool to man-age and elaborate the data. A first assessment was obtained by studying erosional landforms; land-forms shaped by rill-interrill erosion, rill erosion and gully erosion, and calanchi, have been recog-nized by analyzing high resolution orthophoto images. Investigations allowed to individuate watererosion effects on 26.5% of the watershed area and to point out the spatial distribution of each ero-sional processes. The second model applied was the Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE).The drainage basin has been subdivided into 33.926 square cells and, for each of these, mean annu-al soil loss has been computed by using the empirical model. The assessment achieved using theRUSLE method, provides an highly detailed spatial distribution of water erosion intensity on thestudied drainage basin. Results gained by applying the two different methodologies have been com-pared with each other, showing a good fit; soil loss values estimated using RUSLE, from cells show-ing effects of water erosion, grow parallel with intensity of the erosional landforms recognized.

PREMESSA

Lerosione del suolo ad opera delle acque correnti superficiali rappre-senta un serio problema per gli effetti dannosi che determina a livello sociale,economico ed ambientale, nelle regioni dove si manifesta con notevole inten-sit. La stima degli effetti prodotti dallerosione, in termini di perdita di suolo,costituisce, per tali ragioni, argomento di notevole interesse per la comunitscientifica internazionale. La valutazione dellerosione idrica rappresentainfatti uno strumento indispensabile per un migliore utilizzo del territorio.

Nei bacini fluviali lintensit dellerosione ad opera delle acque correntisuperficiali pu essere valutata misurando il volume di sedimento trasportatodal corso dacqua principale, rilevando le morfologie prodotte dallerosione,o applicando modelli che stimano indirettamente la perdita di suolo dovutaai processi di erosione idrica. Questi ultimi consentono di quantificare len-tit dellerosione idrica attesa in un bacino fluviale, sulla base di informazio-ni che riguardano principalmente le precipitazioni, lerodibilit dei suoli,luso del suolo, le caratteristiche morfometriche dei versanti (FOURNIER,1960; PSIAC, 1968; WISCHMEIER & SMITH, 1978; CICCACCI et al., 1981; NEA-RING et al., 1989; RENARD et al., 1997; MORGAN et al., 1998; FLANAGAN et al.,2001; DE VENTE & POESEN, 2005).

Questo lavoro presenta i risultati ottenuti nellambito di una ricerca fina-lizzata alla valutazione dellerosione prodotta dai processi di dilavamento nelbacino del Fiume della Mendola. Tali fenomeni sono legati allazione erosivadelle acque meteoriche che si esplica durante gli eventi pluviali, e si arrestapoco dopo che questi cessino. Lacqua agisce da un parte, tramite limpattocon il suolo, e dallaltra, attraverso lo scorrimento in superficie, che si realiz-za durante gli eventi meteorici. Lerosione dovuta al dilavamento quindi for-temente legata alle caratteristiche delle precipitazioni.

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Limpatto delle gocce dacqua sul suolo innesca il fenomeno della splasherosion (erosione della pioggia battente; CASTIGLIONI, 1989). Quando le pre-cipitazioni sono sufficientemente prolungate da produrre un deflusso super-ficiale (ruscellamento), lacqua pu asportare dal suolo particelle solide e tra-sportarle verso valle; a seconda della tipologia di scorrimento dellacqua insuperficie si hanno i processi di rill-interrill erosion, rill erosion e gully erosion.Con il termine rill-interrill erosion, equivalente di sheet erosion (erosione area-le; CASTIGLIONI, 1989), si indica il fenomeno erosivo che si realizza quando ilruscellamento si manifesta in modo diffuso. Dove il deflusso avviene seguen-do linee di scorrimento preferenziali si innesca il fenomeno della rill erosion(erosione a rivoli; CASTIGLIONI, 1989). Una forte concentrazione del ruscella-mento pu produrre la gully erosion (erosione a solchi; CASTIGLIONI, 1989),processo che determina unintensa erosione lineare.

I processi di tipo rill-interrill, rill e gully erosion possono produrre gravidanni in termini di perdita di suolo. Lerosione areale determina lasportazio-ne di un sottile strato di suolo ed i suoi effetti si manifestano soprattutto in cor-rispondenza delle porzioni convesse dei versanti. Lerosione a rivoli modellasul suolo sistemi di solchi profondi pochi centimetri (rills), organizzati comepiccoli reticoli idrografici, che intaccano il suolo e la vegetazione. Il fenomenodella gully erosion incide, raggiungendo talvolta anche il substrato roccioso,profondi solchi di erosione (gully), di dimensioni tali da non potere essere can-cellati con normali lavorazioni agricole. I gully tendono ad allungarsi e ramifi-carsi, arretrando spesso la loro testata. Laddove si realizza la combinazione diattributi territoriali favorevoli, lazione intensa dei processi di dilavamento puprodurre delle forme particolari definite calanchi. I calanchi sono incisioniprofonde, simili a piccole valli con versanti ad elevata pendenza, che si impo-stano su aree con scarsa o nulla presenza di vegetazione, molto inclinate, carat-terizzate spesso dallaffioramento di rocce argillose. Questo tipo di forme sitrovano frequentemente in gruppi, interessando talvolta interi versanti, in cuile singole incisioni sono separate da sottili creste aguzze.

La finalit della ricerca stata quella di valutare gli effetti dei processi didilavamento nel bacino del Fiume della Mendola, utilizzando due differentimetodi: il primo consistito nel rilevamento delle forme di erosione model-late dai processi di rill-interrill, rill e gully erosion, e delle aree dove si svilup-pano calanchi; il secondo metodo applicato stato il modello della RevisedUniversal Soil Loss Equation (RUSLE). Lindividuazione degli effetti prodot-ti dai processi di dilavamento ha consentito di conoscere in che modo talifenomeni si distribuiscono nel territorio indagato. Lapplicazione del metodoRUSLE ha permesso, invece, di quantificare la perdita di suolo dovuta al dila-vamento, fornendo una zonazione di estremo dettaglio dellintensit con cuitali processi si manifestano nellarea.

109Valutazione dellerosione prodotta dai processi di dilavamento...

AREA DI STUDIO

Il bacino del Fiume della Mendola, situato nella Sicilia centro-occiden-tale, si estende per 54,3 km2, costituendo uno dei maggiori sottobacini delFiume San Leonardo, il maggiore corso dacqua siciliano con foce lungo illitorale tirrenico (Fig. 1). Lasse idrografico principale presenta una lunghez-za di circa 13 km ed orientato in direzione SW-NE (Fig. 2). La linea di spar-tiacque, lunga circa 34 km, si sviluppa dalla confluenza con il Torrente Gud-demi, posta a quota 407 m s.l.m., e separa il suddetto bacino da quello delTorrente Giardo, a Est, e dallarea di drenaggio dello stesso Torrente Gudde-mi, a Nord; negli altri tratti, la linea di spartiacque del bacino del Fiume dellaMendola coincide con quella dellintero bacino del Fiume San Leonardo,passando per le cime di Monte Cardellia (1.265 m s.l.m.) e Monte Barrac(1.437 m s.l.m.), e raggiungendo la massima quota in corrispondenza di PizzoCangialoso (1.456 m s.l.m.). La quota media del territorio drenato dal Fiumedella Mendola, pari a 718 m s.l.m., piuttosto elevata, cos come lenergia delrilievo, caratterizzata da un dislivello di oltre 1.000 metri.

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Fig. 1 Inquadramento geografico del bacino idrografico del Fiume della Mendola.

Lacclivit che caratterizza i versanti dellarea studiata generalmentedebole, presentando un valore medio di 10,4; tuttavia, nei settori di testatadel bacino, soprattutto laddove affiorano rocce meno erodibili, linclinazionedella superficie topografica si mantiene pi elevata, raggiungendo in qualchecaso anche valori nellordine di 40.

Il clima dellarea, caratterizzato da estati calde e asciutte e da inverni pio-vosi, pu essere identificato, facendo riferimento alla classificazione di KP-PEN (1923), come di tipo Csa (clima mediterraneo). Per la definizione dellapiovosit sono stati utilizzati i dati pluviometrici registrati nelle stazioni delServizio Idrografico Italiano che, secondo il metodo dei topoieti (THIESSEN,1911), influenzano larea: Palazzo Adriano, che influenza unarea pariall84% dellintero bacino, Prizzi e Campofelice di Fitalia, che con lo stessopeso (8%) coprono la restante porzione dellarea indagata. Le precipitazionimedie annue relative allintero bacino sono pari a 779 mm, distribuite su 79giorni piovosi (periodo di osservazione 1956-2000). Le medie mensili indica-no che il 77% delle precipitazioni medie annue si concentrano nel semestre

111Valutazione dellerosione prodotta dai processi di dilavamento...

Fig. 2 Principali aste fluviali e altimetria del bacino del Fiume della Mendola.

invernale, registrando il massimo valore nel mese di dicembre (137 mm) e ilminimo nel mese di luglio (7 mm); anche il numero medio mensile dei giornipiovosi ha il valore massimo a dicembre (12) e minimo a luglio (1).

Il bacino del Fiume San Leonardo ricade allinterno di un settore dellacatena siciliana (CATALANO & LO CICERO, 1998; CATALANO et al., 2004). Icorpi geologici affioranti nellarea costituiscono pi unit tettoniche derivantidalla deformazione di successioni di terreni di differenti domini paleogeogra-fici mesozoico-terziari, quali quelli appartenenti alla Piattaforma Carbonatico-Pelagica Trapanese e ai bacini Sicano, Imerese, Numidico e Sicilide. Questeunit si sono messe in posto durante il Neogene e, successivamente, sono stateprima parzialmente ricoperte dai depositi della Formazione Terravecchia,della Serie Gessoso-solfifera e dei Trubi, e poi ulteriormente deformate dallatettonica plio-quaternaria responsabile dellattuale assetto strutturale.

La definizione delle caratteristiche geologiche dellarea di studio stataimprontata tenendo conto della finalit geomorfologico-applicativa dellaricerca; in tal senso stata elaborata, sulla base delle informazioni ricavate dacarte pubblicate (CATALANO & MONTANARI, 1979; CATALANO & LO CICERO,1998) e da controlli di campagna, una carta delle litologie affioranti, distinteanche sulla base delle differenti risposte allazione dei processi morfogenetici(Fig. 3).

Larea prevalentemente occupata dagli affioramenti dei depositi terri-geni del Flysch Numidico [FLY], delle marne e marne sabbiose [CPR], e dellerocce carbonatiche delle unit bacinali sicane [SPL]. In testata del bacino siritrovano le calcareniti, calcilutiti e brecce risedimentate sicane [SPL], cheaffiorano in corrispondenza del versante NE del rilievo di Monte Barrac. Ilsettore medio del bacino invece caratterizzato dallaffioramento delle marnee marne sabbiose a foraminiferi planctonici [CPR], e da un piccolo lembo dellebiocalcareniti glauconitiche sicane [BCL], che costituiscono la porzione som-mitale del rilievo di Monte Cardellia. La porzione bassa, infine, quasi deltutto occupata dallaffioramento dei depositi terrigeni del Flysch Numidico[FLY], ad eccezione di un piccolo lembo di argille e marne varicolori derivan-ti dalla deformazione del bacino Sicilide [VRC] e dei depositi alluvionali che siritrovano lungo il tratto finale del corso dacqua principale.

Lassetto geomorfologico dellarea di studio influenzato dal differentegrado di erodibilit delle rocce affioranti. Nei settori medio e basso del baci-no la presenza di termini litologici teneri favorisce linnesco di fenomenigravitativi e lattivit dei processi di erosione idrica; questi ultimi si esplicanosia tramite lazione di incisione fluviale che attraverso lerosione legata al dila-vamento.

Nella porzione di testata, il bacino del Fiume Mendola delimitato dadue rilievi a struttura monoclinale: Monte Cardellia e Monte Barrac. Il

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primo costituito dalla sovrapposizione di un pacco di strati duri che pog-giano su rocce tenere; in sommit affiorano infatti le calcareniti glauconiti-che delle Unit Sicane [BCL], mentre nel settore pi a valle si ritrova la fra-zione marnosa delle stesse unit [CPR]. La fronte (CASTIGLIONI, 1989) delrilievo (versante Sud) mostra le testate degli strati duri ed caratterizzato dapendenze elevate, nellordine di 35-40. Il versante interessato, a causa del-lelevata pendenza, da crolli diffusi che coinvolgono le testate degli strati cal-carenitici. Il settore pi a valle del versante caratterizzato da un brusco cam-bio di pendenza, in corrispondenza del passaggio litologico ai depositimarnosi [CPR], che danno luogo ad una superficie topografica debolmente

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Fig. 3 Carta delle litologie affioranti nellarea di studio. Legenda: [ALV] Alluvioni antiche e recen-ti; [CPR] Marne e marne sabbiose a foraminiferi planctonici (Tortoniano inf. - Serravalliano); [BCL]Biocalcareniti glauconitiche (Langhiano); [FLY] Marne con intercalazioni arenacee a foraminiferiplanctonici, argilliti marnose e calcareniti a lepidocicline, argille sabbiose e quarzareniti (FlyschNumidico, Miocene inf. - Oligocene sup.); [VRC] Argille e marne varicolori, spesso con giacitura cao-tica per tettonizzazione (Oligocene inf. - Cretaceo sup.); [SPL] Calcareniti e calcilutiti bianche eavana a radiolari, lamellibranchi e brecce risedimentate ad elementi di piattaforma carbonatica (Liasinf. - Carnico sup.).

inclinata. In questa porzione del versante i processi fluviali hanno modellatovalli monoclinali (CASTIGLIONI, 1989) molto incise, orientate in direzione E-W. Lincisione fluviale al piede del versante, in combinazione con le scarsecaratteristiche litotecniche dei terreni affioranti, costituiscono elementi diinstabilit che favoriscono linnesco di fenomeni franosi, sia nella porzionemarnosa (colamenti e scorrimenti rotazionali) sia in quella pi a monte, costi-tuita dai banchi calcarenitici (crolli).

Il rilievo carbonatico di Monte Barrac occupa lestremit Sud-occiden-tale dellarea di studio, e costituisce la porzione pi elevata del bacino delFiume della Mendola. Il dorso del rilievo (CASTIGLIONI, 1989) costituito dauna superficie sub-strutturale, con uninclinazione di circa 15, coincidentecon il tetto degli strati carbonatici affioranti [SPL]; su questa superficie sonoimpostate alcune valli cataclinali (CASTIGLIONI, 1989), disposte in modoparallelo lungo la direzione di massima pendenza. Spostandosi verso valle,laffioramento delle marne delle Unit Sicane [CPR], determina una nettadiminuzione di pendenza; i terreni marnosi, pi erodibili, sono maggiormen-te soggetti ai processi di denudazione, che in questarea producono movi-menti franosi di tipo scorrimento rotazionale e colamento, e forme di dilava-mento come rivoli e solchi. Nel settore del bacino situato pi valle, doveaffiorano i termini argillosi del Flysch Numidico, la rete fluviale, pi fitta, ditipo dendritico. Lungo lasse idrografico principale si sviluppa, inoltre, unamodesta pianura alluvionale che si restringe sensibilmente nel tratto termina-le del corso dacqua.

VALUTAZIONE DELLEROSIONE PRODOTTA DAI PROCESSI DI DILAVAMENTO

Nellambito della presente ricerca, la valutazione degli effetti prodottidai processi di dilavamento nel bacino del Fiume della Mendola stata otte-nuta utilizzando due differenti metodologie. Il primo metodo applicato con-sistito nel rilevamento, tramite analisi remote sensing e verifiche in campagna,delle forme modellate sui versanti dellarea di studio; la seconda metodologiautilizzata, il modello RUSLE (RENARD et al., 1997), ha invece consentito divalutare lerosione prodotta dal dilavamento nel bacino in termini di perditadi suolo media annua.

Rilevamento delle forme di erosione

Nella presente ricerca le morfologie modellate, dai fenomeni di dilava-mento, nei versanti del bacino idrografico del Fiume della Mendola, sonostate rilevate tramite lanalisi di ortofoto ad elevata risoluzione, tutte relative

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allanno 1992, integrata, laddove si reso necessario, da controlli di campa-gna. Le ortofoto sono state analizzate con il software GIS Arcview 3.2, sovrap-ponendo alle immagini, i layer delle corrispondenti Carte Tecniche Regionali(C.T.R.; scala 1:10.000); in tal modo stato possibile accoppiare alla visionebidimensionale delle ortofoto, linformazione dellandamento nelle tredimensioni della superficie topografica.

Le forme riconosciute interessano complessivamente il 26,5% del territo-rio indagato (Fig. 4). In particolare sono state riconosciute forme modellate daiprocessi di rill-interrill erosion nel 16,8% dellarea, mentre le zone che mostra-no gli effetti della rill erosion e gully erosion e dellerosione a calanchi occupanorispettivamente il 8,7%, 0,7% e il 0,2% della superficie totale (Fig. 5).

Nel bacino indagato, gli effetti dellerosione areale, sono stati ricono-sciuti prevalentemente nei settori pi alti dei versanti ed in corrispondenzadelle aree di displuvio, ovvero delle porzioni dei versanti a profilo convesso.La collocazione preferenziale di questo tipo di forme dovuta alle condizio-

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Fig. 4 Calanchi e forme di erosione modellate dai fenomeni di rill-interrill, rill e gully erosion nelbacino del Fiume della Mendola.

ni che controllano lo scorrimento dellacqua di ruscellamento; la rill-interrillerosion si realizza, infatti, dove lacqua scorre sul versante in modo diffuso,senza seguire allineamenti preferenziali. Tale condizione si configura proprionelle porzioni sommitali dei versanti e nelle zone subito sotto le linee didispluvio, dove, durante gli eventi meteorici, ha inizio il deflusso dellacquain superficie. I volumi dacqua di ruscellamento in queste aree sono tali dadeterminare uno scorrimento laminare, ma non sufficienti affinch lacquapossa organizzarsi seguendo linee preferenziali.

Lorganizzazione del ruscellamento in linee di deflusso ben definite, sirealizza laddove i volumi dellacqua sono pi consistenti; tale condizione sirealizza spesso, a valle delle aree interessate dalla rill-interrill erosion, laddo-ve lacqua di ruscellamento passa da uno scorrimento diffuso ad un deflussoa rivoli. Tale modalit di scorrimento dellacqua pu innescare il fenomenodella rill erosion. Gli effetti di questo processo si manifestano con sistemi dipiccoli canali che intaccano la vegetazione ed il suolo. Nel bacino del Fiumedella Mendola, i sistemi di rivoli sono stati individuati frequentemente nelleporzioni leggermente concave dei versanti; tale configurazione morfologicainfatti favorisce la confluenza dellacqua di scorrimento superficiale, chetende a scorrere seguendo allineamenti preferenziali.

Il fenomeno della gully erosion produce solchi che intaccano il substra-

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Fig. 5 Percentuali dellarea di stu-dio interessate da forme di erosione.

to roccioso, soprattutto laddove questultimo risulta facilmente erodibile. Nelbacino del Fiume della Mendola sono stati rilevati oltre duecento forme clas-sificabili come gully; i solchi, spesso isolati, sono stati frequentemente indivi-duati a valle di aree interessate da rill-interrill e rill erosion, dove i volumidacqua di ruscellamento sono tali da produrre tale fenomeno.

Applicazione del modello RUSLE

La Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE) un modello empirico,sviluppato dal United States Department of Agriculture (USDA), che consentedi prevedere la perdita di suolo media annua dovuta allazione erosiva delle pre-cipitazioni meteoriche, che si esplica tramite limpatto delle gocce dacqua e ildeflusso in superficie. Il modello RUSLE (RENARD et al., 1997) costituisce unaversione aggiornata e perfezionata del precedente modello USLE (UniversalSoil Loss Equation), introdotto da Wischmeier e Smith nel 1965; tale modellorappresentava il prodotto finale di una sperimentazione eseguita, da parte delUSDA, a partire dagli anni 30 del secolo scorso su migliaia di parcelle speri-mentali distribuite nel territorio degli Stati Uniti dAmerica.

Lapplicazione del modello RUSLE permette di determinare la perdita disuolo media annua (A), prodotta dai processi di dilavamento nellarco di unlungo periodo di tempo, in una data porzione di versante, caratterizzata da undeterminato tipo di suolo e da un particolare tipo di coltivazione. Essendo statoelaborato sulla base di misure dirette effettuate su parcelle sperimentali, didimensioni non sufficienti allinnesco dei fenomeni di gully erosion, tale model-lo si limita a stimare il contributo prodotto, in termini di erosione, dalla rill-interrill e rill erosion. Lentit dellerosione del suolo si ottiene moltiplicando ivalori di sei fattori che esprimono la capacit erosiva delle piogge e del deflus-so superficiale prodotto, lerodibilit del suolo, la lunghezza e la pendenza delversante, luso del suolo e le pratiche antropiche antierosive. Le relazioni mate-matiche tra ogni fattore e la perdita di suolo, sono state ricavate tramite analisidi regressione dei dati sullerosione, misurati nelle parcelle sperimentali.

Il calcolo del parametro A si ottiene tramite lapplicazione della seguen-te equazione:

A = RKLSCP (1)dove:

A = average annual soil loss, la perdita di suolo media annua;R = rainfall-runoff erosivity factor, esprime la capacit erosiva delle preci-

pitazioni e del deflusso prodotto; K = soil erodibility factor, esprime lerodibilit di uno specifico suolo, come

perdita di suolo per unit di fattore R, misurata in una parcella di terre-no coltivata a maggese lunga 22,1 m, con pendenza uniforme pari a 9%;

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L = slope length factor, dato dal rapporto tra la perdita di suolo in un ver-sante di una data lunghezza e la perdita di suolo in un versante con iden-tiche caratteristiche di lunghezza pari a 22,1 m;

S = slope steepness factor, espresso dal rapporto tra la perdita di suolo inun versante con una data pendenza e la perdita di suolo in un versantecon identiche caratteristiche, caratterizzato da una pendenza del 9%;

C = cover management factor, dato dal rapporto tra la perdita di suolo in unarea con uno specifico uso del suolo ed unarea uguale coltivata a maggese;

P = support practice factor, calcolato come rapporto tra la perdita disuolo con opportune pratiche di controllo dellerosione e quella che siha con una lavorazione secondo le linee di massima pendenza.

Nella ricerca presentata, il modello RUSLE stato applicato suddivi-dendo il bacino di studio in unit territoriali quadrate (celle) di lato 40 m. Inognuna delle 33.926 celle individuate, sono stati calcolati tutti i fattori delmetodo e, tramite lapplicazione dellEq. (1), stato possibile ricavare il valo-re della perdita di suolo media annua (A).

Il calcolo del fattore R stato effettuato utilizzando unequazione ela-borata da DASARO & SANTORO (1983), sulla base di analisi di regressioneapplicate ai dati raccolti in 42 stazioni pluviografiche siciliane (BASSO, 1995):

PR = 0,21q01 ()2

(2)NGP

dove q la quota della stazione pluviometrica (m s.l.m.), P la piovositmedia annua (mm), NGP il numero medio annuo dei giorni piovosi.

Il valore di R stato calcolato tramite lEq. (2), prendendo in considera-zione le stazioni del Servizio Idrografico influenti, secondo il metodo diTHIESSEN (1911), nellarea di studio. I valori calcolati sono stati associati quin-di ai topoieti di influenza delle stazioni, e conseguentemente alle relative celledel bacino, ricadenti nei diversi topoieti individuati (Fig. 6a).

Il fattore K, relativo allerodibilit dei suoli, stato calcolato sulla basedelle informazioni dedotte dalla Carta dei Suoli della Sicilia (FIEROTTI,1988), integrate dalla carta delle litologie affioranti. Il calcolo del fattore K stato effettuato, nelle 33.926 unit territoriali del bacino, utilizzando une-quazione elaborata da RENARD et al. (1997), che tiene conto delle caratteristi-che granulometriche dei suoli (Fig. 6b):

1 log (Dg) + 1,659K = 7,594 {0,0034 + 0,0405 exp [ ()2]} (3) 2 0,7101dove Dg esprime il diametro medio (mm) delle particelle di suolo ed statocalcolato utilizzando la seguente equazione:

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Dg = exp (0,01 fi ln mi) (4)dove fi la frazione in percentuale delle classi dimensionali delle particelle emi corrisponde alla media aritmetica dei limiti granulometrici delle classi uti-lizzate, espressi in mm.

119Valutazione dellerosione prodotta dai processi di dilavamento...

Fig. 6 a) Fattore R (MJmmha1ora1anno1); b) fattore K (toraMJ1mm1); c) fattore C (adi-mensionale); d) perdita di suolo media annua A (tha1anno1).

La combinazione dei fattori L (slope length factor) e S (slope steepness fac-tor) definisce il topographic factor LS. Il calcolo di tale fattore stato effettua-to tramite lutilizzo dellestensione Topocrop (SCHMIDT, 2002) del softwareArcView GIS 3.2; questo strumento calcola il fattore LS, sulla base dei datiderivati dal modello digitale della superficie topografica, applicando laseguente equazione sviluppata da MOORE & WILSON (1992):

A sin LS = ()0,4 * 1,4 * ()1,3 (5)22,13 0,0896dove A pari alla superficie della porzione di versante drenata e ne rappre-senta la pendenza.

Il fattore C esprime linfluenza del tipo di uso del suolo sullentit del-lerosione prodotta dai processi di dilavamento. Le informazioni relative aitipi di uso del suolo diffusi nellarea di studio, necessarie al calcolo del fatto-re C, sono state ricavate dalla Carta dellUso del Suolo pubblicata dal-lA.R.T.A. SICILIA (1994).

Il calcolo dei valori del fattore C per ogni cella del bacino studiato (Fig.6c) stato effettuato utilizzando la seguente formula sviluppata da VERLAND(1990):

CNII 97,5C = exp () (6)

10,9dove CNII corrispondente al SCS Runoff Curve Number, parametro svilup-pato dal United States Department of Agricultural (USDA) e ricavabile dallatabella pubblicata da SCHMIDT & SCHULZE (1987) sulla base del tipo di colti-vazione presente.

Il fattore P esprime linfluenza delle pratiche antierosive sulla perdita disuolo, assumendo un valore adimensionale compreso tra 0 e 1. A causa del-lassenza, nellarea indagata, di interventi antropici finalizzati alla riduzionedegli effetti dellerosione del suolo, il fattore P stato considerato pari ad 1per tutte le celle che costituiscono il bacino di studio.

Ottenuti i valori di ciascuno dei fattori del modello RUSLE, lapplica-zione dellEq. (1) ha consentito di calcolare la perdita di suolo media annua(A), espressa in t/ha, attesa nelle 33.926 celle in cui stato suddiviso il terri-torio indagato (Fig. 6d); tale operazione stata condotta con lausilio dellafunzione map calculator di ArcView GIS 3.2, che ha permesso di moltiplicarei layer dei diversi fattori.

Il valore medio del parametro A calcolato sulle unit territoriali risul-tato pari a 3,0116 tha1anno1, con una deviazione standard uguale a 4,1038.I risultati del metodo RUSLE, indicano che in un anno, mediamente, le33.926 parcelle quadrate di lato 40 m, in cui stato suddiviso il bacino, per-

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dono 0,48 tonnellate di suolo ad opera dei processi di dilavamento. Il valoredi A relativo al bacino indagato simile a quello calcolato, con la stessa meto-dologia, da AMORE et al. (2004), nella porzione del bacino del Fiume Delia amonte della diga Trinit (Sicilia occidentale), dove il metodo RUSLE ha indi-cato una perdita di suolo pari a 3,7 tha1anno1.

ANALISI DEI DATI

Il rilevamento delle forme di erosione prodotte dal dilavamento, ha evi-denziato che oltre 1/4 del territorio indagato mostra in superficie gli effetti ditali fenomeni; lelevata densit di forme di erosione nellarea indica che ilbacino soggetto ad intensi fenomeni di erosione. Tale conclusione confer-mata dalla stima effettuata applicando il metodo RUSLE; la valutazione indi-retta ha infatti evidenziato che nel 12% delle unit territoriali in cui statosuddiviso il bacino attesa una produzione di sedimenti dovuta ai fenomenidi dilavamento superiore alla tonnellata.

Al fine di verificare la congruenza tra le due diverse metodologie utiliz-zate, sono stati confrontati i risultati ottenuti indirettamente tramite lappli-cazione del modello RUSLE e la distribuzione spaziale delle forme di erosio-ne effettivamente presenti nel versanti del bacino.

Un primo confronto stato prodotto calcolando tramite lo strumento dianalisi spaziale summarize by zones di ArcView GIS 3.2, il valore medio delparametro A, nelle celle ricadenti allinterno delle diverse forme di erosioneed in quelle in cui non sono state rilevate evidenze in superficie del dilava-mento (Fig. 7a). Lanalisi ha evidenziato una buona congruenza tra i valori deltasso di erosione ricavati indirettamente con il modello RUSLE e le forme dierosione rilevate; al crescere dellintensit delle forme di dilavamento, infatti,cresce anche il valore medio di A calcolato nelle relative celle territoriali. Que-sto trend non confermato nelle aree interessate da rill-interrill erosion, doveil valore di perdita di suolo media annua risulta leggermente inferiore a quel-lo calcolato nelle aree in cui non sono state rilevate forme di erosione.

Unulteriore analisi dei dati stata effettuata verificando le distribuzionidi frequenza delle 7 classi in cui sono stati ordinati i valori del parametro A(Fig. 6d), allinterno delle diverse tipologie di forme di erosione. Tale opera-zione, realizzata tramite lutilizzo dello strumento di analisi spaziale tabulateareas di ArcView GIS, ha consentito di produrre un grafico, in cui sono messea confronto la distribuzione di frequenza delle classi di A nelle aree dove nonsono state riscontrate forme, con quelle calcolate nelle zone interessate daicalanchi e dalle morfologie modellate dai processi di rill-interrill, rill e gullyerosion (Fig. 7b). Il grafico evidenzia maggiori frequenze delle classi pi alte

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del parametro A nelle aree interessate da rill e gully erosion e nei calanchi,rispetto alle restanti porzioni del bacino. Nei calanchi e nelle celle interessatedalla gully erosion la massima frequenza si ha in corrispondenza della classe[5-10] di A, mentre nelle aree dove il dilavamento ha prodotto rivoli la mag-giore frequenza si ha nella classe [3-5]; al contrario per quel che riguarda learee dove non sono state evidenziate forme di erosione e quelle interessate daerosione areale la classe del parametro A maggior frequente la [

stultima osservazione conferma che nelle aree che mostrano evidenze delfenomeno di rill-interrill erosion, i valori del parametro A non sono sostan-zialmente differenti dalle zone dove non sono state rilevate forme, sebbene visia, rispetto a queste ultime, un leggero arricchimento in frequenza delle clas-si medie di perdita di suolo.

CONCLUSIONI

La ricerca presentata ha fornito due differenti valutazioni degli effettiprodotti dai processi di dilavamento nel territorio indagato. Tali risultati sonostati ottenuti, da una parte, rilevando sul territorio le forme modellate dai pro-cessi di tipo rill-interrill, rill e gully erosion e le aree a calanchi, dallaltra, appli-cando il modello RUSLE. La prima metodologia ha consentito di conoscere ladistribuzione spaziale dei diversi processi di dilavamento, riconoscendo le areedove questi hanno avuto intensit sufficiente da produrre forme del rilievo.Lapplicazione della Revised Universal Soil Loss Equation ha invece fornito unastima della perdita di suolo media annua, indotta dai processi di dilavamento,nelle 33.926 unit territoriali in cui stato suddiviso il bacino. Entrambe lemetodologie utilizzate, sebbene profondamente differenti, hanno indicato cheil bacino idrografico del Fiume della Mendola soggetto ad intensi processi didilavamento. Sebbene il modello RUSLE non sia stato elaborato per stimare laperdita di suolo prodotta dalla gully erosion, il confronto tra i risultati ottenu-ti con i due metodi, effettuato calcolando, allinterno delle aree che mostranoforme di erosione e nella restante porzione del bacino, i valori medi del para-metro A e le distribuzioni di frequenza delle classi dello stesso parametro, haevidenziato una buona congruenza tra i dati.

Ringraziamenti Il lavoro stato effettuato nellambito della Ricerca Analisi e Valutazionedei Processi di Erosione Idrica in Aree Significative della Sicilia e loro Comparazione con Aree Cir-cummediterranee (responsabile prof. Valerio Agnesi, Universit di Palermo), finanziata nei Proget-ti PRIN-COFIN EroMed 2002 e 2004 (responsabile Nazionale prof. Giuliano Rodolfi, Universit diFirenze). La stampa stata effettuata con fondi PRIN-COFIN EroMed 2004. Si ringrazia il dr.Michael Mrker per la lettura critica del testo.

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