TORRENTE

Enciclopedia Italiana (1937)

TORRENTE

Roberto Colosimo

. Corso d'acqua caratterizzato dal regime variabilissimo dei deflussi, con alternanza di portate nulle o piccole (dette di regime proprio), durante la maggior parte dell'anno, e di piene rapide e violente; da variabilità grandissima dell'alveo, che si modella e si evolve per erosioni e colmamenti sotto l'azione delle acque defluenti e dei materiali solidi ch'esse trascinano in proporzioni talvolta grandiose.

Nel suo aspetto più generale, un torrente ha tre parti caratteristiche: il bacino di formazione, il canale di deflusso, il cono di deiezione (fig. 1).

Il bacino di formazione o di recezione o di raccolta costituisce la parte più elevata, dove il corso d'acqua viene a formarsi per gli aflussi meteorici riversati dalle pendici circostanti. Le acque meteoriche scorrendo sui fianchi delle montagne convergono in piccoli rivi, che, riunendosi via via e scorrendo nei colatori dei compluvî montani, si versano generalmente in un collettore di fondo valle, col quale ha inizio il corso del torrente propriamente detto.

Il canale di deflusso o canalone o asta, in prosecuzione del detto canale di raccolta, corre generalmente incassato in strette gole a fianchi scoscesi e dirupati; può avere pendenze fortissime e salti di fondo talvolta enormi, che formano grandi cascate o doccioni grandiosi (fig. 2). Ad esso possono affluire fossi laterali o torrenti secondarî.

Il cono di deiezione si ha generalmente allo sbocco del canalone in una valle, dove, per la diminuita pendenza dell'alveo e la conseguente diminuzione di velocità dell'acqua, questa deposita i materiali solidi trascinati. Il cono risulta così formato di tanti strati sovrapposti di materiali solidi e può giungere ad avere dimensioni di alcuni chilometri, sia di lunghezza sia di larghezza alla base. Sopra superficie così estese, quando l'attività torrentizia sia estinta o si manifesti a grandi intervalli di tempo, possono sorgere importanti coltivazioni, case rurali e anche centri abitati.

Le pendenze del torrente vanno di solito decrescendo dalle origini allo sbocco sul cono di deiezione, dove assumono i minori valori.

Nel bacino di formazione in generale affluiscono al torrente quantità grandiose di materiali solidi, e ciò sia in conseguenza del disfacimento superficiale degli ammassi rocciosi, prodotto dagli agenti atmosferici e dalle alternative di caldo e di freddo, sia in conseguenza dell'erosione dell'acqua lungo il torrente e i suoi affluenti. Questa erosione, tanto più grande in generale quanto maggiori sono le pendenze del torrente e le sue portate di piena, può propagarsi anche molto lontano dall'alveo per frane largamente estese, quando i fianchi siano costituiti da terreni assai erodibili e abbiano pendenze notevoli.

I materiali solidi pervenuti al torrente vi si accumulano e permangono nelle acque basse; nelle acque medie e nelle piene ordinarie subiscono limitate detrazioni; nelle acque alte e nelle maggiori piene sono asportati completamente.

Il principale trasporto solido dei torrenti si compie in periodi brevissimi. Talvolta ha luogo a intervalli di molti anni e allora la proporzione di materiali solidi trascinati dall'acqua può essere tanto grande da apparire maggiore della quantità d'acqua medesima. Fenomeni simili si sono verificati in tali imponenti proporzioni, da far ritenere che si trattasse della rottura di alte dighe detritiche nella montagna.

In periodi di grandi piene l'insieme di acqua e di materiali solidi perviene alla parte bassa del torrente, dove, come s'è detto, le pendenze e quindi le velocità dell'acqua sono minori e dove il corso d'acqua scorre sulle proprie alluvioni, nelle quali durante le piene ordinarie si è incassato un alveo; in esso non può compiersi un trasporto solido così imponente. Questo insieme d'acqua e di materiali colma quindi ben presto l'alveo e dopo si spande lateralmente a esso sulle alluvioni che costituiscono il cono di deiezione. La superficie del cono viene così coperta di materiali che distruggono le coltivazioni e giungono fino a sotterrare i fabbricati. Il successivo periodo di acque ordinarie dà di nuovo luogo al formarsi dell'alveo, che poi una prossima grande piena ricolmerà, producendo una nuova elevazione del cono di deiezione.

Tutto ciò rende impossibile l'utilizzazione agraria dei terreni. I casi più gravi si hanno quando l'attività torrenziale, conseguentemente a mutate condizioni del bacino di recezione, si manifesti dopo lunghissimi periodi di calma, durante i quali, come s'è detto, sui coni di deiezione si sono sviluppate intense coltivazioni e sono sorti notevoli centri abitati.

Lo schema dato è relativo al torrente completo: tipo teorico, dal quale i torrenti reali possono avere notevoli distacchi. I torrenti reali possono non presentare tutte le tre parti cosi distinte. Alcuni autori distinguono poi i torrenti di alta montagna, il cui insieme è sensibilmente conforme allo schema teorico, dai torrenti collinari, che dal detto schema si distaccano alquanto.

I torrenti sono attivi quando presentano tutti i caratteri sopra descritti e il loro alveo si va sempre evolvendo e modellando; sono estinti o stabiliti quando in essi non vi è più erosione e colmamento e in conseguenza il loro alveo rimane sensibilmente immutato nel tempo; sono sistemati quando è intervenuta l'opera dell'uomo ad arrestare l'erosione, a disciplinare il convogliamento dei materiali solidi, a impedire i depositi e le esondazioni nel cono di deiezione.

Uno dei compiti più importanti dell'ingegneria idraulica è quello della sistemazione dei torrenti. A questa è strettamente connessa quella dei bacini montani, detta generalmente idraulico-forestale.

Sistemazione dei torrenti.

Criteri generali. - Si espongono qui partitamente i criterî genrrali che debbono servire di direttiva alle sistemazioni dei torrenti. Da questi si risalirà allo studio dei profili di equilibrio dell'alveo, con speciale riguardo alle determinazioni che la scienza italiana ha potuto acquisire in questi ultimi tempi. In fine saranno illustrate le opere principali di sistemazione, nei loro tipi più razionali ed efficaci.

L. Conti dà i seguenti criterî generali:

1. Nell'intraprendere una sistemazione si deve in primo luogo cercare di limitare le quantità di materiali solidi che pervengono al torrente.

Quando i materiali solidi siano costituiti soltanto dal detrito di falda, prodotto da azioni a cui l'acqua corrente è estranea, e giungano al colatore per naturale caduta, non vi è un mezzo di difesa adeguato.

In generale la gran parte del materiale solido è eroso e asportato dalle pendici dall'acqua che vi scorre. Si può allora fermare il materiale ricoprendo le pendici di vegetazione, quando è possibile farla attecchire (rimboschimenti e inerbimenti). Questa aumenta la resistenza dell'erosione e frapponendo ostacoli al moto dell'acqua, diminuisce la velocità e quindi la forza erosiva dell'acqua medesima.

Allo stesso scopo si cerca di raggiungere la disposizione del suolo a terrazze costruendo, con sassi o con strutture miste di sassi e legname fresco, ripari destinati a trattenere i materiali trasportati dalle acque scorrenti.

Contro l'erosione lungo i colatori si può provvedere sia col rivestire il fondo e le ripe o le parti aggredite dell'alveo con materiale che sia disponibile nel luogo e che l'acqua nel suo moto più violento non possa rimuovere, sia col diminuire le pendenze del fondo mediante serre, opportunamente disposte e distanziate.

Contro le frane prodotte da imbibizione si può, se è possibile con spesa adeguata, provvedere con la sistemazione superficiale del terreno e col ridurre questo a prato.

La sistemazione di un torrente può ritenersi riuscita se con l'insieme dei provvedimenti sopra esposti si giunge a limitare l'afflusso dei materiali solidi all'alveo, in modo tale che lo smaltimento di essi possa avere luogo regolarmente per tutto il corso e se nel contempo si giunge a fermare l'erosione lungo il corso medesimo.

Le difficoltà per lo smaltimento dei materiali solidi si hanno per la parte dell'alveo che si trova nel cono di deiezione. Il rendere questa più che sia possibile atta al trasporto solido è indispensabile per la riuscita della sistemazione intrapresa. A tale scopo si ricorre a rettifiche e regolarizzazioni dell'alveo, a modificazioni intese ad accrescerne la pendenza, ad arginature longitudinali atte ad accrescere le altezze che raggiunge l'acqua prima di esondare e con esse le velocità.

2. I lavori da compiere nell'alveo del torrente e dei suoi afflvuenti entro il bacino di recezione hanno generalmente lo scopo di arrestare l'erosione, che molto spesso è la causa unica o predominante dell'afflusso di materiali solidi al corso d'acqua e ciò sia per il materiale eroso negli alvei sia per le frane provocate lateralmente.

Una soluzione adeguata del problema può trovarsi qualora si disponga di materiali di qualità e di proporzioni opportune, in modo da poter essere sicuri che il rivestimento dell'alveo formato con essi non venga rimosso dalle acque. Tale soluzione è da preferire senz'altro quando si tratti di erosioni locali che interessino parti limitate dell'alveo e quando siano molto favorevoli le condizioni di rifornimento dei materiali da adoperare.

Quando invece l'erosione è molto diffusa e non si hanno favorevoli condizioni circa questi materiali, può senz'altro risultare preferibile adottare la soluzione di ridurre le azioni dell'acqua contro l'alveo, diminuendo le velocità con le quali l'acqua lambisce l'alveo medesimo. Questa soluzione, evidentemente più economica nel caso considerato, si concreta nel distribuire lungo l'alveo delle serre. A monte di queste si produce un riempimento di materiali solidi trasportati dall'acqua. A ciò consegue allargamento dell'alveo e diminuzione della sua pendenza di fondo e quindi diminuzione della velocità dell'acqua. Il riempimento produce inoltre un efficace rincalzo alle ripe franose.

L'effetto delle serre è in dipendenza della riduzione dell'afflusso solido al torrente. Se questa riduzione non fosse conseguita, il riempimento progredirebbe fino a quando non sia ripristinata la pendenza dell'alveo prima della sistemazione, riportando così alle relative velocità preesistenti, raggiunte le quali il riempimento verrebbe a cessare. In tali condizioni la sistemazione fatta non avrebbe alcun utile risultato.

La riduzione del trasporto solido nel torrente si avrà sempre se con le serre si riesce a far cessare l'erosione lungo l'alveo. Perché ciò sia possibile la velocità dell'acqua nell'alveo non deve superare opportuni valori.

Spesso tuttavia tali valori risultano incompatibili col trasporto dei materiali maggiori che, anche dopo la sistemazione, continuino a pervenire al torrente. Se questo trasporto riguarda quantità di materiali tanto limitate che un riempimento, in corrispondenza ai tratti nei quali i materiali affluiscono all'alveo, possa prodursi soltanto dopo un notevole numero di anni, le serre da sole saranno sufficienti per un primo tempo e permetteranno di ritardare la soluzione del rivestimento dell'alveo o di limitarla alle ripe e comunque di realizzarla gradualmente.

La soluzione delle serre, e quella differita e ridotta del rivestimento, potranno dare così la più economica sistemazione.

I lavori di rivestimento implicano solo un giudizio sicuro circa la natura, la qualità e le dimensioni dei materiali da usare e circa la loro più adatta disposizione.

Per la sistemazione mediante serre, oltre allo studio particolare delle serre medesime, che talvolta diventano opere d'arte importantissime, è necessario affrontare problemi idraulici delicati.

3. Se la sistemazione si compie solo mediante serre, è necessario che le velocità dell'acqua lungo l'alveo, a sistemazione avvenuta, non superino nelle maggiori piene valori oltre i quali si avrebbe l'erosione.

Quando la sistemazione mediante serre viene integrata col rivestimento dell'alveo, occorre che, per gli stati di acque alte, le velocità stesse si mantengano tra valori adatti al trasporto dei materiali solidi maggiori.

Nell'uno e nell'altro caso il fissare queste velocità è un problema molto grave e difficile.

Quando l'erosione lungo l'alveo è l'unica causa alimentatrice dell'afflusso solido, se i materiali in posto non sono di uguale natura e di dimensioni poco diverse, l'impossibilità di fissare con sicurezza le velocità dell'acqua, oltre le quali si avrebbe il perdurare dell'erosione, porta a stabilire le velocità medesime con un errore in più o in meno. Ogni errore in più, che può constatarsi col perdurare dell'erosione, può correggersi con l'interpolazione di altre serre tra quelle già costruite, ogni errore in meno porta a un inutile eccesso di spesa.

Pertanto nel fissare le dette velocità è sempre opportuno attenersi a valori in eccesso sui veri e prevedere nello stesso tempo con larghezza la spesa necessaria per altre serre da interpolare, ove sia il caso, nei periodi successivi a quello della prima sistemazione.

Quando l'afflusso dei materiali solidi al torrente non sia alimentato soltanto dall'erosione lungo l'alveo, continueranno a pervenire all'alveo medesimo, anche a sistemazione compiuta, materiali solidi in quantità e dimensioni più o meno grandi. In tal caso, se i materiali solidi maggiori verranno a trovarsi nell'alveo isolati, occorrerà provvedere a che le velocità medie, per gli stati di acque alte, siano asportatrici di questi materiali e tali da permettere il trasporto di essi lungo il torrente, compreso il tratto che corre nel cono di deiezione. Se invece i materiali solidi si andranno accumulando sempre più nell'alveo, mancherà ogni base di calcolo per fissare velocità atte al trasporto di materiali solidi in grandi ammassi.

Per il tratto dell'alveo entro il cono di deiezione è indispensabile che il trasporto dei materiali solidi sopraddetti si possa compiere senza difficoltà. Lo studio al riguardo va riferito solo ai materiali isolati, poiché le accumulazioni che si verificano a monte non si conservano nel trasporto a valle. Se si trova che in tale tratto le condizioni necessarie al trasporto dei materiali solidi non sono realizzate, si può intervenire con opportune opere nell'alveo.

Si conclude che, anche quando sia necessario assicurare il trasporto dei materiali solidi che giungano all'alveo dopo la sistemazione, mancando la possibilità di compiere determinazioni sicure, è bene attenersi sempre a velocità stabilite per eccesso.

Se, relativamente a queste velocità, si trova che nella parte alta del torrente si possano impiantare serre per una determinata altezza complessiva, si dovrà, come nel caso precedentemente esaminato, prevedere l'aggiunta avvenire di serre intermedie fra le prime, allo scopo di limitare le azioni dell'acqua contro i rivestimenti delle ripe di tanto che questi non possano essere asportati.

Relativamente al primo caso sopra considerato, dopo avere fissato le velocità da non superare lungo le ripe nelle maggiori piene del torrente, occorrerà fissare con determinazioni dirette o in altro modo le portate massime delle piene medesime. Relativamente al secondo caso, occorre compiere determinazioni circa le portate e le durate dei varî stati d'acqua e fissare per uno stato medio fra questi la velocità media corrispondente e atta al trasporto dei materiali solidi di maggiori dimensioni che ancora pervengano all'alveo.

4. L'altezza complessiva delle serre, determinata con i procedimenti che verranno esposti, va ripartita opportunamente nelle singole serre da impiantare e distribuire lungo l'alveo.

Se il tratto d'alveo è omogeneo nei riguardi della resistenza all'erosione, evidentemente la soluzione più economica è quella di adottare serre di uguale altezza, dopo avere fissato tale altezza con criterî di minima spesa.

Se invece nel tratto esisteranno parti costituite da terreni non erodibili, converrà escludere le parti medesime dalla sistemazione, cioè porre una serra alla loro estremità a monte e una serra immediatamente a valle.

Se a valle del tratto esisterà un cañon, potrà convenire di costruire in questo anche una sola serra molto alta.

Altri casi e altre circostanze potranno presentarsi a influire sulla soluzione da prescegliere per la distribuzione delle serre. In ogni caso tale distribuzione va stabilita esclusivamente con criterî d'economia.

Tutto ciò vale per le serre di primo impianto o di caposaldo, da costruirsi nella prima fase dei lavori in dipendenza delle sopraddette previsioni per eccesso delle velocità dell'acqua.

La convenienza economica di una sistemazione deve essere valutata nell'entità complessiva delle opere da compiersi in tempi diversi. Allo scopo ha grande importanza la valutazione del tempo che occorre perché si compia il colmamento a monte delle serre di caposaldo e si renda necessaria la costruzione delle serre di completamento. Di queste è necessario prevedere l'altezza complessiva, in base a valori della velocità dell'acqua assegnati per difetto; è opportuno poi farne la ripartizione in gruppi di opere da costruirsi in tempi successivi. Un gruppo di seconda fase sarà costituito da serre minori di quelle di caposaldo e da interporsi fra queste; un gruppo di terza fase sarà costituito da serre minori di quelle di seconda fase e da interpolare fra queste; gruppi di fasi successive saranno, ove occorra, analogamente distinti e previsti.

Un'eccezione a questa disposizione generale della sistemazione si ha quando si abbia un cañon a valle del tratto di torrente da sistemare. ln tal caso, come si è detto, potrà essere preferibile costruire nel cañon un'unica grande serra e prevederne l'alzamento in tempi successivi.

Determinazione della pendenza di compensazione e del profilo di equilibrio - I. - La determinazione della pendenza di prima correzione da assegnare al torrente viene ordinariamente fatta in base a relazioni della forma:

dove d è il diametro medio del materiale che si vuole non venga trasportato dall'acqua, h l'altezza d'acqua in una sezione trasversale del torrente (media del tratto considerato), K un coefficiente da determinarsi in base a osservazioni dirette.

Il Valentini propone:

dove b è il lato del cubo in cui si può convertire una pietra di volume medio e di peso specifico δ, R il raggio medio della sezione liquida del torrente, C = (δ − 1000)/100 c2, dove c è il noto coefficiente di Chézy. Il valore di b può determinarsi esaminando n pietre di determinate dimensioni medie, tolte dal fondo del torrente, per un volume complessivo W. Si avrà

Il raggio medio R può determinarsi in prima grossolana approssimazione rilevando per ogni singolo tratto del torrente la sezione media prescelta e assumendo come altezza massima d'acqua in essa quella che può desumersi dalle tracce lasciate sulle ripe dalle maggiori piene.

Il Thiéry per determinare il profilo di prima correzione propone un metodo che può applicarsi solo quando lungo il torrente si possa individuare un tratto in cui la pendenza di compensazione possa ritenersi naturalmente stabilita. In tale tratto si dovrebbero all'uopo rilevare le dimensioni medie delle pietre depositate nell'alveo e la pendenza dell'alveo medesimo, per assumere questa come pendenza di compensazione relativa ai materiali delle dimensioni rilevate.

II. - Riferendosi alla velocità V che l'acqua non deve superare lungo le ripe e alla portata Q della sezione considerata (riferita alla velocità media U prima della sistemazione), si giunge facilmente a determinare la pendenza i che si dovrebbe avere nella detta sezione.

Infatti, indicando con Ω l'area della sezione bagnata, e con r il raggio medio, si avrà per un dato stato dell'alveo l'equazione del moto dell'acqua nella forma:

Si avrà ancora:

Ritenendo l'alveo larghissimo e quindi:

dove h è l'altezza media dell'acqua, l la larghezza dell'alveo, dalla:

si ha:

Se S è la lunghezza del tratto di torrente da sistemare, il dislivello dato dalla pendenza i che permette la velocità V stabilita, sarà:

Se Δh era il dislivello primitivo, l'altezza complessiva delle serre sarà data da:

Partendo da questa si può stabilire un primo schema della sistemazione; poi introdurre nelle formule precedenti i valori di l e di Q risultanti da questa e rinnovando i calcoli giungere al definitivo valore di Δh dh.

III. - Il Lelli dà un elegante procedimento per la regolazione dei corsi d'acqua naturali, intesa come insieme delle opere atte a provocare, in un determinato tronco e per le maggiori piene, un deposito o un'erosione, oppure ad assicurare che, durante le piene medesime, rimanga inalterato il profilo altimetrico del corso d'acqua.

In dipendenza della dimensione media d (diametro della sfera di ugual volume) dei materiali solidi che in ciascuna sezione del corso d'acqua rimangono in posto sul greto, si può definire la velocità limite oltre la quale un ciottolo avente la detta dimensione viene rimosso e trasportato.

Le opere da costruirsi debbono essere atte a determinare durante la medesima piena una velocità media minore di quella limite nei tratti del corso d'acqua in cui si voglia provocare un deposito; maggiore nei tratti dove si voglia provocare un'erosione di fondo; uguale o poco inferiore nei tratti in cui si voglia mantenere il fondo inalterato.

Per ciascuna sezione distante s da un'origine prefissata può calcolarsi la portata Q, relativa a una altezza di pioggia opportunamente stabilita. Si può così determinare la funzione Q (s) e da rilievi topografici anche le due funzioni l, larghezza dell'alveo, e i, pendenza del fondo.

La velocità media U in ciascuna sezione può calcolarsi come indicato al n. II, ricavando:

Si può così definire U(s). Considerando la velocità V al fondo e ponendo U = KV, con K mediamente = 1,333; ponendo inoltre:

si ricava:

Quando sia V = velocità limite, tale relazione definisce la pendenza di equilibrio. Dalla (1) si trae ancora;

Per un dato tronco di corso d'acqua si tracciano le curve delle Q, delle l, dei d. Dalla curva d si ricava quella delle V (dedotta mediante dati sperimentali). Si calcolano quindi i valori di i e si traccia la curva delle i. Da questa per integrazione si passa al profilo di equilibrio.

Si riporta dal Lelli l'illustrazione del procedimento applicato a un torrente alpino (fig. 4).

IV. Il metodo italiano più recente e originale è quello che si trae dalla fondamentale trattazione di L. Conti sul trasporto solido nei corsi d'acqua. Rimandando alle memorie originali (v. Bibl.) si riassumono qui in breve i concetti principali.

I corsi d'acqua naturali si modellano per erosione o per colmamento. Sono tratti stabiliti quelli di un corso d'acqua ad alveo mobile nei quali fra le erosioni e le sedimentazioni, che vi si alternano e possono essere notevolissime, si ha compensazione; in essi la modellazione non è perciò progressiva. Sono tratti non stabiliti quelli in cui la modellazione, sia per erosione sia per colmamento, è progressiva. In questi s'interviene con opere atte ad arrestare la progressività della modellazione.

Poniamo il problema fondamentale della modellazione per erosione dei corsi d'acqua su terreno disgregato ai quali manchi ogni afflusso di materiali solidi: problema detto del profilo di equilibrio: sia ABC il profilo del corso d'acqua, il quale abbia un unico livello di base in C (fig. 5).

Contiamo le progressive π a partire dalla verticale per C, da valle verso monte, e indichiamo con A le altitudini. Sia A0 l'altitudine del livello di base. Si avrà ponendo

La modellazione cesserà quando l'erosione sarà completamente cessata; cioè quando la pendenza sarà discesa al maggiore dei valori che per la portata Qa, della più grande piena possibile, sono compatibili col mancare dell'erosione. La direttrice della superficie del terreno che si avrà per il compimento dell'erosione (profilo di equilibrio) è determinabile quando si possa determinare, per materiale di fondo completamente definito e per le Qa considerate, il valore limite superiore ip, delle pendenze i, per le quali è possibile il regime uniforme senza portata solida; per le quali cioè non si ha erosione, mentre manca ogni afflusso solido dall'esterno.

Dalla nota formula del Conti:

dove i è la pendenza del fondo, Ca è una funzione da sostituirsi a quella C di Chézy e i cui valori diminuiscono col crescere della torbidezza, Qs è la portata solida, Qa la portata d'acqua, p il perimetro bagnato della sezione ω, f1 e f2 sono funzioni delle caratteristiche del materiale trasportato (funzioni di cui si conosce una sufficiente rappresentazione interpolare), supponendo che sia stato già eliminato l'afflusso solido dal bacino e sia quindi Qs = 0, si ricava:

e perciò:

Perché l'erosione lungo il torrente sia fermata, deve essere soddisfatta la condizione:

In cui òa è il raggio medio della parte di ω occupata dall'acqua.

La portata Qa deve essere evidentemente quella della maggiore piena = Qa max; f2 deve essere relativo al materiale di maggiori dimensioni dello strato di fondo; p può desumersi da rilievi diretti sul corso d'acqua prima della sistemazione. Si può così dalla (2) ricavare una i di prima approssimazione e quindi mediante la (3) calcolare òa. Da questa si desume, allora, un nuovo valore di p che sostituito nella (2) permette di trarre un valore più approssimato di i. Ripetendo il calcolo, si procede per successive approssimazioni.

Riferendoci al profilo del corso d'acqua sopra considerato, si avrà:

dove i è dato dalla (2) e Σ è l'altezza complessiva delle opere trasversali (serre) necessarie per arrestare l'erosione.

Il termine:

(nel quale l'integrale può calcolarsi mediante sommatorie) dà l'equazione della curva CD del profilo di equilibrio. Il dislivello AD = Σ.

Circa la posizione più opportuna delle serre si nota che disponendole sporgenti dalla superficie iniziale, come indicato in aa′, bb′, cc′, Cd, (fig. 5), in modo che l'acqua venga rigurgitata fino in B, a, b, c, l'erosione sarebbe arrestata, ma non s'avrebbe dietro ad esse accumulazione di materiali solidi; disponendole come in BB″, aa″, bb″, cc″, l'erosione sarebbe ridotta a quella corrispondente a BBa, aab, bbc, ccC, e alimenterebbe di materiale solido la parte del corso a valle di C. Disponendole come in BB‴, α′ α″, β′ β″, γ′ γ″, δ C, si riduce in maggior misura l'erosione e si annulla presso a poco il deflusso di materiale solido verso valle. Con metodi noti si cerca di avvicinarsi a questa soluzione.

Per un tratto su cono di deiezione i provvedimenti da apportarsi sono possibili quando la pendenza sia tale da permettere che il tratto dimnti trasportatore di materiale solido; dovrà essere:

per cui si ricava:

Questa condizione è necessaria ma non sufficiente. Si deve avere ancora che il più piccolo dei valori del fattore di forma F nel tratto considerato sia un valore realizzabile.

Poiché:

tenendo presente l'espressione di Z, risulta:

Si determina la f2 dalla granulazione del materiale; si calcolano Qs e Qa; le i sono date. Si trovano allora i varî valori del fattore di forma F. Essi non debbono scendere al disotto del valore F = 8 che si ha nei canali a sezione semiquadrata. Quando non è soddisfatta questa condizione è necessario sopprimere l'erosione nel bacino a monte o accettare l'inalveazione con maggiore pendenza di quella sul cono.

Opere di sistemazione.

a) Viminate, fascinate, ripari in pietrame. - Si adoperano largamente nel bacino di recezione per disporre a terrazze il suolo nei fianchi delle pendici montane. Si sviluppano in lunghezza secondo linee di livello del terreno. La struttura delle viminate e fascinate è quale appresso descritta per le serre viventi.

Nelle terrazze ricavate mediante queste opere si piantano virgulti di salice, pino, quercia o di altre essenze boschive.

b) Fosse di livello e canali longitudinali. - Allo scopo di raccogliere e smaltire le acque nel bacino di recezione e impedire così ch'esse scorrano in superficie producendo erosioni, si dispongono, lungo linee di livello del terreno, fosse di scolo opportunamente distanziate. Queste fanno capo a canali longitudinali tracciati secondo linee di massima pendenza del terreno e, quando questa sia notevole, rivestiti in pietrame e disposti col fondo a gradini.

c) Serre. - Le serre o briglie possono essere costruite in legname, in materiale legnoso vivente, in strutture miste di legno e sassi, in pietrame a secco, in muratura di pietrame e malta e anche in calcestruzzo di cemento semplice o armato.

Le serre in legname morto o vivente, sempre che si possa disporre economicamente di questi materiali, sono consigliabili quando l'afflusso solido al torrente sia ridotto a elementi tanto sottili che il legname non possa esserne danneggiato.

Un notevole esempio di serra in legname morto è quella di Roetzligrund, alta 10 metri e larga 40 metri, costruita con tronchi d'albero sovrapposti, disposti longitudinalmente al corso d'acqua, col diametro maggiore verso valle e con i rami e le frasche verso monte.

Le serre in materiale legnoso vivente, in generale assai economiche, possono essere costituite con viminate e con fascinate.

Le serre di viminate sono composte di picchetti principali di larice o altra essenza forte, distanti fra loro un metro; da picchetti secondarî di salice vivente inseriti tra i primi e distanti fra loro 30 centimetri; da una parete intessuta fra gli uni e gli altri picchetti con fruste di salice di taglio fresco e da un argine di terra addossato a monte di queste strutture.

I picchetti principali, del diametro di 15 cm., si affondano nel terreno per circa m. 1,50. Presso la sommità sono collegati mediante grappe ad una filagna di legname forte con sezione 15 × 10 cm. La stabilità della parete frontale può essere meglio assicurata disponendo a monte di essa altri picchetti poco sporgenti da terra e collegando questi alla filagna mediante tiranti di legno. Tra i picchetti si tesse la viminata, inizialmente per l'altezza di 30 cm. e si dispone a monte di essa il cordolo di base costituito da terra senza sassi, alto 30 cm.; su questo si pongono longitudinalmente all'alveo dei virgulti di salice vivente, lunghi non meno di 80 cm. e sporgenti verso valle per 4 a 5 cm. dalla fronte della parete di vimini. Su questo strato di virgulti si dispone un altro cordolo di terra alto cm. 30, si tesse la viminata per altri 30 cm. di altezza e si dispongono altri virgulti come sul primo cordolo; si seguita così fino a raggiungere la maggiore altezza della serra, che di solito non supera m. 1,50 ÷ 2. Sulla sommità si spiana la terra per m. 1,50 verso monte e si viene così a costituire un argine che ha m. 1,50 di larghezza in sommità e scarpata verso monte 1 : 1.

I picchetti e i virgulti di salice si mettono in vegetazione e l'intera serra può dirsi vivente.

Serre di minore altezza, intorno a m. o,60, dette di secondo ordine, si dispongono fra quelle maggiori sopra descritte, specialmente quando sia necessario difendere queste da scalzamenti al piede, e sono costituite soltanto da piantoni di salice e dal tessuto viminato, senza filagne né picchetti principali di larice.

Le serre di fascinate sono composte di picchetti di larice disposti come si pratica per le viminate, contro i quali si appoggiano fascine del diametro di 27 cm. formate con fruste di salice di taglio fresco con gemme. Le fascine si dispongono con le estremità interrate nelle ripe e si sovrappongono l'una all'altra in numero da tre a cinque. Tra due fascine si dispongono i virgulti di salice come sui cordoli delle viminate e dietro questa struttura si costituisce come per quelle l'argine di terra.

Le serre di prim'ordine raggiungono l'altezza di m. 1,35 (cinque fascine); quelle di 2° ordine sono composte di due fascine e raggiungono perciò l'altezza di m. 0,54. In queste i picchetti verticali vengono di solito infilati nel mezzo delle fascine.

Quando il trasporto solido del torrente sia sempre notevole, le serre possono costruirsi soltanto in muratura a secco o in malta.

Le serre in muratura a secco sono consigliabili solo quando si disponga di pietrame di grandi dimensioni. L'esperienza ha dimostrato che le serre formate con muratura a secco di pietre piuttosto piccole non resistono all'azione dei materiali solidi trasportati dall'acqua in quantità rilevanti.

In Svizzera si usa costruire briglie a secco con blocchi di volume non minore di un metro cubo circa (2 tonn. e mezzo di peso). Nella Savoia furono adoperati blocchi fino a 40 mc. asportati da località contigue e più elevate e fatti slittare con uso di martinetti.

È sempre necessario murare in malta il filare di pietre del coronamento della serra e quello immediatamente sottostante. È buona pratica fare in muratura di malta anche i muri d'ala.

Quando non si abbiano materiali di grandi dimensioni, per realizzare le serre a secco si può ricorrere all'uso di gabbioni di rete metallica riempiti di sassi. I gabbioni sono generalmente di forma parallelepipeda e hanno lunghezza da m. 2 a m. 6 e sezione quadrata, con lato da m. o,50 a 1,00.

Quando si disponga di pietrame di piccole dimensioni è necessario costruire le serre in muratura con malta.

Le serre in muratura di pietrame e malta in genere non superano i 6 metri d'altezza; possono tuttavia raggiungere i 10 metri. Eccezionalissima è la serra di Mandruzza, alta 41 metri.

L'altezza delle serre in muratura è sempre da fissarsi in base a considerazioni economiche, fra le quali non ultima quella della possibilità di utilizzazione dei materiali in posto.

Generalmente, per ragioni di pratica costruttiva ed altre importanti considerazioni, si esclude la disposizione delle serre a pianta arcuata e si preferisce l'uso di serre a pianta rettilinea.

Se il torrente trasporta materiali solidi di dimensioni notevoli, il paramento esterno della traversa si fa verticale o con una inclinazione molto debole, da 1/10 a 1/20. Ciò perché i materiali solidi trasportati dall'acqua cadendo dall'alto della traversa non possano battere contro la faccia esterna del muro e sgretolarlo.

Allo scopo di poter usare paramenti a valle fortemente inclinati o arcuati, pur avendosi nel corso d'acqua trasporto di grossi sassi, in alcune serre svizzere molto alte si è talvolta disposto il coronamento in forte sporgenza. A sostegno di questo si sono perfino usate vòlte a botte, esempio certamente non imitabile. Più razionalmente sono state talvolta disposte mensole a sostegno di un coronamento formato con tronchi d'albero.

Se il torrente trasporta soltanto limo o pochi materiali minuti, il paramento esterno può essere disposto con inclinazione da 1/5 a ⅓ , con vantaggio evidente della stabilità.

Lo spessore della serra in sommità si assegna di solito uguale alla metà dello spessore al piede e sempre non minore di m. 0,80. Il coronamento della serra va disposto preferibilmente orizzontale e non sagomato a cunetta, per evitare che le acque basse concentrandosi in questa, producano usura del materiale. A limitare l'usura è anche necessario usare pietre compatte e molto resistenti.

Il paramento a monte della serra viene disposto verticale o inclinato; più frequentemente a gradoni ricavati mediante riseghe.

A monte della serra si costruisce un argine di scogliera, largo in sommità ⅓ dell'altezza della serra e con scarpe a pendenza 1/1.

Nel corpo della serra si praticano feritoie passanti, generalmente della sezione di cm. 5 × 15, che hanno l'ufficio di smaltire l'acqua accollata a monte e sottrarre, sia pure non totalmente, la serra alla pressione idrostatica. Talvolta in luogo delle feritoie si dispongono veri e proprî cunicoli, anche praticabili. In Francia sono state costruite serre con cunicoli disposti su due piani.

Il calcolo dello spessore L al piede della serra in funzione dell'altezza H della serra medesima, va fatto considerando il muro soggetto alla spinta del carico d'acqua dato dall'altezza della lama sulla traversa e alla spinta dei materiali solidi misti ad acque torbide accollati a monte. Per questo insieme può assumersi il peso specifico 1.800. Si calcola quindi L ponendo la condizione che la risultante delle due spinte e del peso del muro passi per l'estremo a valle del nocciolo di base. Con questo procedimento si trovano valori di L in eccesso.

È da notare che alcuni usano assegnare a priori L = o,5 H. Le verifiche di stabilità del manufatto si compiono con i metodi ordinarî della scienza delle costruzioni.

La fondazione delle serre va spinta a profondità tale che il piede non possa essere scalzato dalla lama d'acqua stramazzante nelle maggiori piene. Se il terreno di fondazione è roccioso la serra vi può essere appoggiata previa rimozione del cappellaccio. Se il fondo è costituito di materiali incoerenti, mentre i fianchi dell'alveo presentano buona resistenza, si può disporre la serra sopra un arco incastrato nei fianchi medesimi. L'azione dell'arco su questi può anche ripartirsi mediante spallette di fondazione opportunamente sagomate. In terreni poco resistenti la fondazione può farsi, come si praticava largamente in passato, sopra zatteroni di tronchi d'albero (pino e quercia) immersi nel calcestruzzo. Ora si preferisce usare platee di calcestruzzo di cemento semplice o armato.

Quando si possa spingere la fondazione a profondità sufficiente perché il piede sia protetto dall'azione delle acque alte, è opportuno disporre a valle una controserra con la cresta al livello del suolo o poco sopra elevata.

L'uso di platee di muratura o di calcestruzzo o di legname, a protezione delle fondazioni, non è consigliabile. L'esperienza ha dimostrato che la durata di tali platee sotto l'azione dell'acqua e del trasporto solido è molto breve.

Con la controserra e con due muri laterali lungo le ripe (muri d'ala) che la collegano alla serra, si tende a realizzare al piede di questa un piccolo bacino o cuscino d'acqua nel quale la lama stramazzante dalla sommità della traversa perde la propria velocità e diviene inoffensiva. Si osserva che nella maggior parte dei casi il materiale solido trascinato dall'acqua colma ben presto il detto bacino. Sul fondo di questa è bene disporre sempre un rivestimento di grossi blocchi di materiale molto resistente, messi in opera senza uso di malta. La distanza della controserra dalla serra si assegna determinando la larghezza della platea entro la quale deve cadere la massa d'acqua dall'alto della serra. Riferendosi alle maggiori piene, si calcola la distanza fra il piede della serra e l'estremo della lama stramazzante e si dispone la controserra a distanza un po' maggiore.

d) Argini longitudinali e rivestimenti. - Per proteggere le ripe contro le erosioni, quando l'approfondimento dell'alveo sia stato fermato mediante le traverse, può essere necessario collegare le ali delle traverse medesime mediante argini longitudinali di pietrame o di calcestruzzo. Si adoperano anche allo scopo il legname o le fascinate per costituire difese viventi.

Nella maggior parte dei casi, gli argini suddetti si riducono a soli rivestimenti di sponda in pietrame ben adatto.

e) Risanamenti. - Sono opere atte a deviare e smaltire le acque superficiali o a raccogliere quelle d'infiltrazione. Esse hanno grande importanza nel consolidamente delle sponde franose. Le acque superficiali si deviano mediante canali in legno, in pietrame e in calcestruzzo oppure mediante tubi di ferro o di cemento. Le acque d'infiltrazione vengono raccolte mediante scavi profondi entro i quali vengono collocati drenaggi composti di tubi, oppure di legni tondi o di fascine o di pietrame. Su questi si dispone uno strato di frasche o di piote e quindi si riempie la fossa con terra e con ciottoli.

I drenaggi possono far capo a collettori opportunamente disposti. Per opere molto estese può essere necessario disporre anche collettori secondarî che immettano in un collettore primario.

f) Cunette. - Nei torrenti già sistemati mediante le opere sopra descritte, può essere necessario facilitare il deflusso delle acque canalizzando l'alveo con disposizioni adatte del fondo e delle sponde. Allo scopo si sogliono adoperare il pietrame, il calcestruzzo, il legno e le fascinate.

g) Per tutte le opere accessorie e per le opere speciali come i sedimentatori all'incontro di un torrente con un corso d'acqua recettore, le deviazioni talvolta possibili del corso di torrenti mediante grandi trincee in roccia o gallerie, i provvedimenti per proteggere le opere e il corso d'acqua contro le valanghe e così pure per i provvedimenti di protezione contro le piene durante l'esecuzione dei lavori, si rinvia ai trattati speciali (v. Bibl.).

V. tavv. XV e XVI.

Bibl.: Raccolta di autori italiani che trattano del moto delle acque, Bologna 1921; I. Duile, Über Verbauung der Wildbäche in Gebirgsländern, Innsbruck 1926; A. Surell, Étude sur les torrents des Hautes-Alpes, Parigi 1841; Giorgini, Sui fiumi nei tronchi sassosi, Firenze 1834; S. Gras, Études sur les torrents des Hautes-Alpes, in Annales des Ponts et Chaussées, Parigi 1857; Ph. Breton, Mémoire sur les barrages de retenue des graviers dans les gorges des torrents, Parigi 1867; Lombardini, Guida allo studio dell'idrologia fluviale e dell'idraulica pratica, Milano 1870; Guglielmini, Della natura dei fiumi, ivi 1872; Costa de Bastelica, Les torrents, leurs lois et leur effets, Parigi 1874; M. P. Du Boys, Le Rhône et les rivières à lit affouillable. Grandeur et effets de la force d'entraînement, in Annales des Ponts et Chaussées, 1879; V. Salis, La correction des torrents en Suisse, Berna 1891; E. Thiery, Restauration des montagnes, correction des torrents, reboissement, Parigi 1891; Natalini, Fiumi e torrenti, in Giornale del Genio civile, 1888; Tornani-E. Sanjust di Teulada-Pasini-D'Urso, Sulla correzione dei torrenti nella Svizzera, nella Francia e nella Carinzia, ibid., 1895; C. Valentini, Del modo di determinare il profilo di compensazione e sua importanza nelle sistemazioni idrauliche, Milano 1895; H. Gravelius, Das Compensationsprofil, in Zeitschrift für Gewässerkunde, 1899; F. Piccioli, Boschi e torrenti, Roma-Torino 1905; Serrazanetti, Difese idrauliche montane e condotta razionale delle acque di scolo in montagna, Bologna 1906; Fabre, Essai sur la théorie des torrents et des rivières, Parigi 1907; Fantoli-Inglese-Canepa, Sulla portata massima del torrente Bisagno, Genova 1909; I. Maganzini, Sulla sistemazione dei bacini montani, Padova 1910; C. Valentini, Sistemazione dei torrenti e dei bacini montani, Milano 1912; Mougin, Les torrents de la Saovie, Grenoble 1914; Gilbert, The trasportation of débris by running Water, in U. S. Geological Survey, Professional Paper, 86, Washington 1914; Collet, Le charriage des alluvions dans certains cours d'eau de la Savoie, Berna 1916; Cuenot, Fleuves et rivières, Parigi 1921; L. Conti, Sistemazione dei torrenti, Pisa 1922; V. Baggi, Costruzioni idrauliche, Torino 1927; L. Conti, Trasporto solido nei corsi d'acqua, in Annali dei lavori pubblici, 1930, 1931, 1932; M. Giandotti, Boschi e acque, Milano; G. Supino, Reti idrauliche, Bologna 1933; M. Lelli, La regolazione dei corsi d'acqua naturali, in Annali dei LL. PP., 1928; id., Sulla statica delle alte briglie, ibid., 1928; M. Visentini, Contributo alle ricerche sul trasporto di materie solide in un canale derivato da fiume Torbido, ibid., 1934; F. Sensidoni, Risultati dei calcoli compiuti sui dati sperimentali del Gilbert relativi al trasporto solido nei corsi d'acqua, ibid., 1932; F. Arredi, Sul trasporto solido nelle correnti liquide, ibid., 1935, fasc. 2°; A. Hofmann, La sistemazione idraulica forestale dei bacini montani, Torino 1936.