Demanega

Gli attuali eventi alluvionali in Europa, inizialmente in Austria ed Europa dell’Est, ora in Emilia Romagna, sono drammatici.

Eventi alluvionali mettono a rischio numerose proprietà e vite umane. A causa delle immense masse d’acqua, i nostri ambienti costruiti iniziano letteralmente a scorrere, l’acqua penetra nei nostri edifici, allaga gli scantinati, lava via oggetti, sviluppa forze violenti, distrugge le nostre infrastrutture e mette in pericolo le forniture e la vita umana.

Origine

Fondamentalmente gli eventi alluvionali sono caratterizzati da diverse tipologie. “In piccoli bacini idrografici, eventi locali di forti piogge portano a inondazioni improvvise. L’onda di piena si forma all’improvviso in bacini idrografici ripidi, è estremamente energica e trascina con sé alberi, cespugli, grandi massi ed eventualmente interi fianchi della valle nel suo percorso a valle. Eventi di forti piogge possono causare inondazioni su terreni pianeggianti. Le mareggiate si verificano sulle coste degli oceani e dei grandi laghi. Sono causati dalla forza dei venti di uragano che spingono l’acqua contro la costa, il che può portare ad un aumento significativo del livello dell’acqua. Le inondazioni dei fiumi di solito non si verificano inaspettatamente. La velocità con cui il livello dell’acqua aumenta, dipende dalle dimensioni del bacino idrografico e dalle sue caratteristiche (ad esempio forma del bacino idrografico, condizioni del pendio, struttura del suolo, usi)” [1].

L’evento di precipitazione risulta da una distribuzione statistica nel tempo e nello spazio. Le precipitazioni portano all’infiltrazione del suolo, che ad un certo punto si satura e non può più assorbire altra acqua, si verifica un deflusso superficiale, questo deflusso si raccoglie e si concentra. Se si verificano diversi eventi sfavorevoli, si verificano strozzature e relativi problemi gravi nel drenaggio.

Si deve immaginare eventi alluvionali in modo dinamico. Le onde pulsate sono causate dall’accumulo di acqua. Ad un certo punto il serbatoio di stoccaggio trabocca e l’acqua fuoriesce a ondate. Se più onde si uniscono, l’effetto aumenta. Dal punto di vista computazionale si parla di metodi a impulso e di cascate di immagazzinamento. Si tratta in ogni caso di modelli di calcolo molto dinamici in cui dal punto di vista idrologico vengono presi in considerazione numerosi fattori, come gli eventi statistici delle precipitazioni, le zone di drenaggio, i fiumi, le strozzature e, soprattutto, gli ambienti da proteggere.

Da un lato c’è l’evento alluvionale, che ha una certa probabilità e intensità. D’altra parte, lo spazio vitale umano ha una certa suscettibilità e vulnerabilità. Ciò comporta un rischio concreto. Tra il rischio di inondazioni e il rischio di danni, è importante progettare strutture di protezione più o meno pronunciate.

Idromeccanica e geomeccanica

Le forze meccaniche che agiscono a causa della gravità – e nel caso dell’acqua corrente anche a causa della forza del flusso – sono sempre e ovunque importanti. Le nostre strutture e infrastrutture devono contrastare queste forze. Questa è la sfida dell’ingegneria strutturale.

L’acqua ferma crea una pressione idrostatica che aumenta con la profondità del livello dell’acqua. L’acqua che scorre, d’altra parte, crea una pressione idrodinamica, che può essere molte volte superiore a causa del flusso (la forza è massa per l’accelerazione).

Partendo dall‚idrologia, il percorso verso la geotecnica e la meccanica del suolo non è lontano. Da un lato l’acqua agisce come un carico aggiuntivo sul terreno, che può causare un cedimento geotecnico del terreno. D’altra parte, il principio di Archimede crea galleggiabilità nel terreno saturo d’acqua, minimizzando la resistenza che il terreno può fornire. Le correnti nel terreno creano forze di erosione che rimuovono il suolo come materiale da costruzione. Il cedimento idraulico del terreno si riferisce al fenomeno in cui il flusso delle acque sotterranee provoca movimenti del terreno e, di conseguenza, il cedimento del terreno. Nei terreni coesivi o a grana fine, tuttavia, la suscettibilità all’ingresso di acqua è particolarmente elevata perché le forze stabilizzanti che agiscono tra i granuli si dissolvono. Il terreno si liquefa e cede.

Se, secondo Newton, una forza è uguale alla massa moltiplicata per l’accelerazione, allora è ovvio, che quando l’acqua trasporta solidi, cioè granelli di terreno di diverse dimensioni, l’impatto sul nostro ambiente edificato diventa molte volte maggiore. Il trasporto dei solidi dal materiale fine alla sabbia, alla ghiaia o alle pietre intere funge quindi da moltiplicatore. Maggiore è la resistenza richiesta dal lato strutturale.

La stabilizzazione dei pendii è essenziale per garantire che i solidi non entrino nei fiumi. Ciò comporta la necessità di mettere in sicurezza e fortificare gli argini bancari e di agire preventivamente nel quadro del controllo dei torrenti.

Prevenzione delle inondazioni

Nella migliore delle ipotesi, la prevenzione delle inondazioni inizia in una fase iniziale e comprende la conservazione e il mantenimento dei fiumi, nonché la creazione di aree di infiltrazione e ritenzione. Nel nostro mondo moderno, in cui releghiamo la natura entro limiti sempre più ristretti e in cui le attività di costruzione umane sono progettate in modo tale che la natura non possa più regolarsi da sola, i problemi crescono molte volte.

Oltre alla ritenzione idrica, alle opzioni biologiche e biologiche ingegneristiche per la creazione di zone di infiltrazione e la messa in sicurezza naturale di pendii e argini – allo stesso tempo si creano spazi naturali con un alto livello di biodiversità – è importante identificare adeguatamente le zone di pericolo in nei regolamenti edilizi e nei piani di sviluppo. Se esiste un certo rischio, a seconda del rischio, è necessario prendere precauzioni contro il pericolo dal lato strutturale oppure creare strutture di protezione dal lato collettivo.

Prima di effettuare investimenti tecnici concreti nella protezione dalle inondazioni, è necessario adottare misure di riduzione delle inondazioni. Questi includono: rimboschimento, raccolta dell’acqua piovana, strutture di ritenzione come bacini e dighe nei tratti superiori. Le aree di ritenzione devono essere create nel tratto medio e inferiore prima che vengano implementati i dispositivi di ritenzione delle inondazioni.

Inoltre devono essere coordinati di conseguenza i provvedimenti relativi alla protezione civile e ai vigili del fuoco, ai servizi di emergenza e all’assistenza medica.

Protezione tecnica dalle inondazioni

Le possibilità offerte dalla protezione tecnica dalle inondazioni sono limitate, ma in un’ottica olistica possono essere adattate dettagliatamente agli eventi alluvionali attesi statisticamente.

Le opzioni tecniche comprendono inizialmente linee di protezione contro le inondazioni sotto forma di argini e dighe. Il percorso e l’altezza della diga fanno parte della progettazione idrologica, inoltre vi sono requisiti idrogeologici per la protezione degli argini e requisiti meccanici del suolo per la sicurezza della diga (flusso, sottocorrente, erosione).

A differenza delle dighe, che sono realizzate in materiale terroso, le pareti di protezione dalle inondazioni sono costituite da palancole, che hanno una funzione di tenuta. Di norma, le palancole sono costituite da profili in acciaio fissati nel terreno. Oltre alle pareti protettive fisse, in caso di emergenza è possibile utilizzare pareti mobili. I sistemi stop log sono invece sistemi di protezione fissi (argini, muri di protezione), che vengono interrotti da cancelli, passaggi o nicchie per consentire il libero accesso all’acqua a livelli normali e per consentire il movimento costruzione in emergenza. Il sistema di protezione dalle inondazioni nella Wachau, quindi in un’area architettonicamente sensibile, si basa su sistemi di barriere a travi.

A livello strutturale, gli interventi sui fiumi stessi vengono realizzati anche aumentando la capacità di scarico attraverso l’allargamento dell’alveo, la rimozione degli ostacoli locali al drenaggio, il livellamento (ampliamento) dell’alveo, l’aumento della pendenza dell’alveo, il rilievo dell’alveo (deviazioni, travasi, deviazioni, drenaggi divisioni).

Sfide attuali

La sfida nella protezione dalle piene è, da un lato, quella di registrare in modo affidabile le precipitazioni e gli effetti sui fiumi, tenendo conto dei picchi di portata e delle funzioni delle onde. Inoltre, è importante registrare le possibili interazioni con l’ambiente costruito e valutare specificamente i rischi. È qui che iniziano la progettazione delle strutture di protezione e la considerazione delle misure strutturali per ridurre al minimo i rischi, ed è qui che entrano in gioco l‘ingegneria strutturale e l‘ingegneria civile.

Gli eventi alluvionali richiedono misure qui e ora. Sono necessarie azioni concrete, una valutazione realistica del rischio, un utilizzo mirato delle risorse pubbliche e una progettazione affidabile delle infrastrutture pubbliche per i prossimi decenni. Per raggiungere questo obiettivo, numerosi livelli all’interno di un ordine sociale interagiscono per creare, in definitiva, un ambiente edificato che soddisfi i requisiti collettivi di sicurezza pubblica.

Letteratura:

[1] Heinz Patt & Robert Jüpner (Hrsg.)“Hochwasser-Handbuch – Auswirkungen und Schutz“, Springer-Verlag, Wiesbaden 2020

[2] Jürgen Suda und Florian Rudolf-Miklau: „Bauen und Naturgefahren – Handbuch für konstruktiven Gebäudeschutz“, Springer, Wien New York 2011

[3] Wolfgang Dachroth: „Handbuch der Baugeologie und Geotechnik“, Springer Verlag, Berlin 2017

[4] Konrad Bergmeister, Jürgen Suda, Johannes Hübl, Florian Rudolf-Miklau: „Schutzbauwerke gegen Wildbachgefahren – Grundlagen, Entwurf und Bemessung, Beispiele“, Ernst und Sohn Verlag, Berlin 2009

[5] Giuseppe Gisotti: „Il dissesto idrogeologico – Previsione, prevenzione e mitigazione del rischio“, Dario Flaccovio Editore, Palermo 2021