Rischio Piena

Geologia dell’Ambiente

Università degli Studi dell’Aquila

Corso di laurea Magistrale in Gestione degli Ecosistemi Terrestri e Marini

Dr. Carlo Alberto Cucchia

Caratteristiche generali dei fiumi• BACINO IDROGRAFICO: area topografica (solitamente identificabile in

una valle o una pianura) di raccolta delle acque che scorrono sulla superficie del suolo confluenti verso un determinato corpo idrico recettore.

• CLASSIFICAZIONE DEI FIUMI: la “grana” dipende dalla litologia locale e ciò incide sulla capacità drenante del corso d’acqua.

• HORTON (1945), li suddivide in ORDINI; 1° ordine: corso non ramificato, si cresce di ordine quando si incontrano due corsi dello stesso ordine.

• GLI AFFLUENTI, si impostano lungo le falde e confluiscono nel corso principale.

• EROSIONE: azione erosiva verticale a “V”, frane e ruscellamento favoriscono l’erosione laterale

• IL FIUME, nel suo corso si adatta a numerosi fattori che influiscono sul cambiamento del canale stesso:

– Resistenza del fondo e delle pareti– Modo di trasporto del carico solido (sul fondo o in sospensione)– Presenza di meandri ed isole– Larghezza, profondità e velocità della corrente.

• SI DIFFERENZIA, in 3 tratti:– SUPERIORE o torrenziale, breve e veloce, erosione verso valle– INTERMEDIO o vallivo, cascate e rapide ai primi stadi– INFERIORE o di pianura, erosione laterale, e sono presenti:

• Meandri, accentuano sempre più la loro curvatura, col tempo i due colli si uniscono formando un laghetto a ferro di cavallo

• Attività deposizionale, ad es. isole.

Caratteristiche generali dei fiumi

• UNIFORMITA’ DI CORRENTE, lascia invariata la profondità e la larghezza.

• PORTATA: Volume dell’acqua in un punto per unità di tempo

• PROFONDITA’ (o altezza), dipende dalla portata (oltre che alla forma)

• PORTATA MASSIMA: altezza massima del canale

• PORTATA E GEOMETRIA IDRAULICA: modificate dall’erosione

• TASSO D’EROSIONE: dipende dall’energia che possiede il fiume che a sua volta è legata alla portata e al carico solido, nonché dal tipo di suolo o roccia (strutture geologiche). L’accumulo di sedimento provoca lo spostamento del canale in direzione dell’attacco corrosivo.

Caratteristiche generali dei fiumi

• PIENA: accelera l’erosione, con trasporto a valle dei sedimenti.

• TRASPORTO SEDIMENTO: può avvenire per:– TRAZIONE– SALTELLAMENTO– SOSPENSIONE– SOLUZIONE

La capacità di trasporto è detta “competenza”.

Caratteristiche generali dei fiumi

Trasporto sedimento• la deposizione delle particelle solide avviene allorchè il mezzo

trasportante rallenta il suo movimento a tal punto da non essere più in grado di sostenere anche il movimento dei sedimenti in esso contenuti 

• Questi infatti, per gravità, abbandonano il mezzo che li aveva fin li trasportati e si accumulano l'uno sopra l'altro sul fondo del fiume o del bacino.   

Diagramma di Hjulstrom• Rappresenta come sedimentazione, trasporto ed erosione dipendano

da velocità della corrente e dimensione delle particelle, (anche se dobbiamo tenere presente che la velocità della corrente descresce progressivamente avvicinandosi al fondo).

LE PIENE• Hanno un livello maggiore di prevedibilità rispetto a terremoti, eruzioni

vulcaniche, frane.

• Quelle più distruttive sono il prodotto di piogge eccessive o scioglimento di neve.

• Avvengono anche “piene improvvise”, eventi estremi di breve durata in corrispondenza di temporali. Hanno un potenziale distruttivo molto elevato in quanto l’energia è data anche dall’abbondante materiale trasportato.

• Piogge poco intense ma persistenti danno un tipo diverso di piena, di maggiore volume anche se diluite nel tempo, procurando disagi minori.

• Singoli eventi di piena hanno un solo picco principale ma una durata molto più lunga di quelle improvvise.

• Più pericolosa è la piena con serie di picchi in rapida successione (piena multipla).

• Durante una piena vi è un alto trasporto di inerte che va a depositarsi dove meno lo si desidera creando seri problemi (strade, abitazioni).

• INFLUENZA ANTROPICA:– TAGLIO DEI BOSCHI: Può ampliare i picchi di piena aumentando il rischio

d’esondazione.– URBANIZZAZIONE: impermeabilizza il suolo riducendo l’infiltrazione e

accelerando il deflusso superficiale

• La piena può essere definita:– Dal livello d’acqua raggiunto (sopra un certo punto di riferimento)– Dall’area d’esondazione– Dalla durata

LE PIENE

• ANALISI FREQUENZA DELLE PIENE:– Si registrano nelle stazioni di misura o la massima portata per ogni anno, o tutte

le portate più grandi di un valore dato.– Si calcola poi l’INTERVALLO DI RICORRENZA”, cioè il periodo in anni entro il

quale un certo evento di data grandezza o maggiore di essa si ripeterà.

T = n+1/m

T= intervallo di ricorrenza n= N° di anni documentati m= ordine di grandezza della piena

• La PROBABILITA’ “P”, che una piena di una certa grandezza si manifesti o sia superata in un dato periodo di tempo “T” è il reciproco di “T” ovvero.

P= 1-(1-1/T)

PREVISIONE

PRECIPITAZIONISE IL SUOLO E’ SATURO LA PIOGGIA NON SI PUO’ INFILTRARE E VA

TUTTA NEL DEFLUSSO SUPERFICIALE

ZONAZIONE• La parte inferiore di un fiume è quella più soggetta a rischio esondazione e

può essere suddivisa in una serie di zone di pericolo piena.• La zonazione si rappresenta tramite “carte di pericolosità idraulica”

FIUME SERCHIO

FATTORI DI VALUTAZIONE

• Perdita di vite umane e beni• Erosione• Danno strutturale• Interruzione attività socio-economiche (trasporti inclusi)• Inquinamento acque• Danno ai terreni agricoli e al bestiame

• Le abitazioni dovrebbero essere costruite nelle zone con intervalli di ricorrenza 20-100 anni e comunque con opere di protezione (da considerare come già detto il problema dell’impermeabilizzazione del terreno).

• I canali dovrebbero essere lasciati liberi senza ostruzioni

• Il rimboschimento di pendici riduce il deflusso e smorza l’intensità delle piene, ma se il suolo è saturo la copertura non serve a niente.

• La velocità di deflusso è anche diminuita da pratiche agricole particolari (ad es. arare seguendo le isoipse, terrazzamenti).

FATTORI DI VALUTAZIONE

AZIONI D’EMERGENZA

• Erigere difese temporanee– Argini artificiali (con sacchi di sabbia*)

• Evacuazione

AZIONI D’EMERGENZA

• Il successo di questi interventi dipende dalla capacità di previsione delle piene e dall’efficacia dei sistemi d’allarme:

– AVVISI RADIO-TELEVISIVI– AVVISI DIFFUSI CON ALTOPARLANTI VIA TERRA O ARIA (elicotteri)– RADIOTRASMITTENTI ACCOPPIATE A PLUVIOMETRI, che inviano dati ad un

pc che li decodifica e li analizza*– SCANSIONE RADAR DELLA PIOGGIA, in modo da combinare ad un modello di

un idrogramma di piena per favorire previsioni in tempo reale mentre una piena sta montando.

PIENA E CONTROLLO PIENE

• Nessuna struttura importante dovrebbe essere costruita in prossimità di un corso d’acqua. Argini, ponti, terrapieni, dighe devono necessariamente essere adeguati alle proiezioni di piena, tenendo conto della PIENA DI PROGETTO.

• FATTORI DI CALCOLO DELAL PIENA DI PROGETTO:– MAGNITUDINE– PROBABILITA’ DELLA SUA EVENIENZA, 1 piena ogni 100 anni equivale all’1%

di possibilità che si verifichi.

• La piena di progetto è calcolata anche in base a tutti i fattori economici, sociali, ambientali (di una certa rilevanza).

OPERE DI DIFESA

• RIGIDE:– Muratura, calcestruzzo.

• FLESSIBILI– Terra.

• ARGINI ARTIFICIALI:– Terrapieni i cui fianchi devono essere protetti dall’erosione tramite

• Arbusti

• Pavimentaizone

– Riducono l’immagazzinamento di acqua nella piana alluvionale.– Contraggono il canale facendo salire i livelli di piena accelerando le correnti (e di

conseguenza l’erosione).

– La costruzione di argini artificiali incoraggia nuovi insediamenti, ma la piena eccezionale può sempre superarli quindi per ridurre i danni:

• Si cerca di individuare le potenziali zone meno vulnerabili e in fase di progetto si costruisce una specie di fusibile (argini più deboli).

OPERE DI DIFESA

• DIVERSIONE– Via alternativa per l’acqua:

• Temporanea: canale principale affiancato da un canale sfioratore o di BYPASS (che si attiva durante la piena)

• Permanente: canale d’intercettazione (CUT-OFF), sostituisce il canale originale deviando il deflusso quasi in toto. *si usa nelle aree densamente popolate.

OPERE DI DIFESA

• ABBATTIMENTO LIVELLO ACQUA:– Allargamento canale– Approfondimento

• In entrambi i casi vi è un aumento del flusso ed una diminuzione della velocità con conseguente deposito e necessità di dragare periodicamente.

– Corso d’acqua reso più rettilineo• Con conseguente aumento di velocità

OPERE DI DIFESA

• SERBATOI:– Aiutano a regolare le piene– Vi sono chiuse per regolare il rilascio (richiede una pianificazione accurata)– Se sono presenti più di un serbatoio devono essere temporizzati/sincronizzati (se

se coincidono possono avvenire disastri).

OPERE DI DIFESA

• CASSE D’ESPANSIONE:– Si riempiono quando il livello sale particolarmente, hanno come vantaggio il fatto

che sono inondate di rado, per cui possono essere coltivate ma non abitate.

OPERE DI DIFESA

Fiume Tagliamento – Regione Friuli

L'area delle tre casse di espansione-laminazione previste dal progetto:1) ha 2402-3) ha 430