Quando il fiume non ha più spazio

Il fiume non coincide con il suo alveo ordinario

Durante i periodi normali, l’acqua occupa soltanto una parte dello spazio modellato dal fiume. Il canale visibile rappresenta l’alveo nel quale transitano le portate ordinarie, ma il sistema fluviale comprende anche golene, rami secondari, terrazzi bassi e pianure alluvionali.

Queste superfici non sono terreni casualmente vicini all’acqua. Sono state costruite dallo stesso fiume attraverso ripetuti episodi di erosione, deposito e spostamento dell’alveo.

Durante una piena, il corso d’acqua può uscire dall’alveo ordinario e occupare temporaneamente queste aree. In un territorio libero da persone, edifici e infrastrutture vulnerabili, tale espansione può rappresentare un normale processo idrologico e geomorfologico, non necessariamente una catastrofe.

La Federal Emergency Management Agency statunitense riconosce alle pianure alluvionali naturali una funzione diretta di riduzione del rischio: rallentano il deflusso e immagazzinano temporaneamente l’acqua di piena. La pianura alluvionale funziona quindi come una parte del fiume, anche se rimane asciutta per gran parte del tempo.

Dove può espandersi, l’acqua perde parte della sua energia

Quando il fiume supera le sponde e si distribuisce su una superficie più ampia, una parte dell’acqua viene temporaneamente trattenuta nelle depressioni, nei suoli, nella vegetazione e nei rami secondari.

L’allargamento della sezione disponibile può ridurre localmente profondità e velocità, mentre l’attrito con il terreno e la vegetazione rallenta il movimento dell’acqua. Il volume immagazzinato nella pianura non raggiunge immediatamente i territori posti a valle: il colmo della piena può essere attenuato e distribuito su un intervallo di tempo maggiore.

L’effetto dipende dalla forma della valle, dalla pendenza, dalla permeabilità dei terreni, dalla vegetazione e dalla velocità con cui arriva l’acqua. Una pianura alluvionale non possiede una capacità infinita e non rende innocua qualsiasi piena, ma costituisce comunque uno spazio di accumulo e transito che scompare quando viene riempito da edifici, rilevati stradali e terrapieni.

Un metro di pioggia non diventa semplicemente un metro d’acqua

Affermare che potrebbe cadere un metro di pioggia e che l’acqua si distribuirebbe naturalmente contiene un principio corretto, ma richiede una precisazione.

Un metro di precipitazione su un bacino di 1.000 chilometri quadrati corrisponde a un volume teorico di un miliardo di metri cubi d’acqua. Una parte evapora, si infiltra o viene temporaneamente immagazzinata, ma una quantità rilevante può concentrarsi nei corsi d’acqua.

L’acqua non si dispone quindi necessariamente come uno strato uniforme alto un metro. Segue la pendenza del terreno, si concentra nelle depressioni e nei canali, incontra restringimenti e può raggiungere profondità e velocità molto differenti da un punto all’altro.

Resta però valido il concetto essenziale: se l’area destinata all’espansione rimane libera e sufficientemente ampia, una grande quantità d’acqua può occupare il territorio senza trasformarsi automaticamente in un disastro umano ed economico.

Il fenomeno naturale rimane; ciò che viene ridotto è il danno, perché diminuiscono esposizione e vulnerabilità.

Esondazione, sormonto e rotta non sono la stessa cosa

Nel linguaggio comune questi termini vengono spesso confusi.

Esondazione

Il fiume supera la capacità dell’alveo ordinario e occupa aree normalmente asciutte. Può avvenire anche in un corso d’acqua privo di argini artificiali.

Sormonto arginale

Il livello dell’acqua supera la sommità dell’argine. Viene spesso chiamato anche tracimazione, ma nel caso degli argini il termine più preciso è sormonto.

Rotta arginale

Nell’argine si apre una breccia attraverso la quale l’acqua entra nell’area retrostante. La rotta può derivare dal sormonto, ma anche da filtrazioni, erosione, instabilità del rilevato o cedimenti della fondazione.

La differenza è rilevante. Un’esondazione naturale può svilupparsi progressivamente su un’area ampia. Una rotta arginale può invece liberare rapidamente una grande massa d’acqua attraverso un’apertura relativamente stretta, producendo correnti profonde e veloci.

Lo U.S. Army Corps of Engineers precisa che gli argini sono progettati per escludere soltanto una gamma limitata di eventi e che non eliminano il rischio di allagamento. Possono essere superati o danneggiati durante eventi maggiori di quelli considerati nel progetto.

Che cosa accade quando il fiume viene ristretto

Costruire due argini molto vicini all’alveo significa eliminare una parte dello spazio nel quale la piena poteva espandersi.

A parità di portata, la riduzione della sezione disponibile e del volume di laminazione può produrre:

• livelli idrici più elevati;
• maggiore velocità della corrente in alcuni tratti;
• aumento dell’erosione del fondo e delle sponde;
• propagazione più rapida del colmo;
• maggiori portate dirette verso valle;
• pressione più elevata sugli argini e sui manufatti.

La risposta esatta non è uguale per tutti i fiumi. Dipende dalla geometria dell’alveo, dalla pendenza, dalla presenza di ponti e restringimenti, dalla rugosità e dalle condizioni a monte e a valle. Per questo un’opera non può essere valutata osservando soltanto la sezione che deve proteggere.

Le linee guida dello U.S. Army Corps of Engineers definiscono esplicitamente il rischio trasferito: una misura adottata in un tratto può ridurre il rischio locale ma aumentare portata o livello in un altro tratto. Lo stesso documento usa come esempio l’innalzamento di un argine che trattiene più acqua localmente e determina un maggiore flusso verso valle.

Difendere un punto può significare allagare altrove

Un argine può funzionare esattamente come previsto e, nello stesso tempo, peggiorare la situazione complessiva.

Se protegge una città impedendo alla piena di espandersi, il volume escluso da quell’area deve:

• rimanere più a lungo nell’alveo;
• accumularsi a monte;
• raggiungere più rapidamente i territori a valle;
• oppure occupare un’altra zona disponibile.

L’acqua non scompare perché è stata costruita una barriera.

Per questo motivo una difesa locale non può essere giudicata soltanto dal risultato ottenuto davanti all’abitato protetto. Deve essere valutato l’intero sistema, compresi gli effetti a monte, a valle e sulla sponda opposta.

La gestione integrata delle alluvioni promossa dalla World Meteorological Organization richiede precisamente un approccio di bacino, nel quale sviluppo del territorio e gestione dell’acqua vengono analizzati insieme, evitando decisioni frammentate comune per comune o tratto per tratto.

Un argine non elimina il rischio: lo trasforma

Dietro un argine diminuisce la probabilità delle inondazioni più frequenti, ma rimane il rischio associato a:

• evento superiore alla capacità prevista;
• sormonto;
• rotta;
• filtrazione attraverso il rilevato;
• passaggio dell’acqua sotto la fondazione;
• erosione;
• cedimenti;
• manutenzione insufficiente;
• malfunzionamento di chiuse, pompe o attraversamenti.

Lo U.S. Army Corps of Engineers definisce rischio residuo quello che permane dopo la realizzazione dell’opera. Il rischio comprende sia il superamento della capacità sia la possibilità che il sistema non si comporti come previsto.

L’opera modifica anche la forma del pericolo. Senza argine, l’acqua può espandersi gradualmente e fornire segnali visibili prima di raggiungere gli edifici. Con un argine, il territorio rimane asciutto fino al momento in cui la struttura viene superata o cede; l’inondazione può allora diventare improvvisa.

Le linee guida USACE avvertono espressamente che una difesa arginale può trasformare un rischio graduale e osservabile in un rischio improvviso e catastrofico.

Il paradosso dell’area protetta

Dopo la costruzione di un argine, il terreno retrostante viene spesso percepito come sicuro.

Con il tempo possono comparire:

• nuove abitazioni;
• capannoni;
• centri commerciali;
• strade;
• ospedali;
• scuole;
• reti elettriche e impianti di trattamento delle acque.

La frequenza degli allagamenti ordinari diminuisce, ma aumenta il valore complessivo esposto a un evento raro o a una rotta. La protezione può quindi incoraggiare uno sviluppo che rende progressivamente più grave il possibile fallimento della protezione stessa.

L’IPCC descrive questo meccanismo come una risposta potenzialmente maladattiva: le difese strutturali possono alimentare la convinzione che il rischio sia stato eliminato e favorire ulteriore occupazione della pianura alluvionale. Anche USACE riconosce che gli argini possono incoraggiare nuovo sviluppo e produrre un aumento complessivo del rischio se uso del suolo e norme edilizie non vengono gestiti correttamente.

Perché l’uomo si è stabilito vicino ai fiumi

Per gran parte della storia umana, vivere vicino a un fiume non era una scelta paesaggistica. Era una necessità.

I fiumi fornivano:

• acqua potabile;
• irrigazione;
• terreni fertili;
• pesca;
• trasporto;
• energia;
• vie di comunicazione;
• materiali da costruzione.

La pianura alluvionale offriva inoltre suoli facilmente coltivabili e periodicamente arricchiti dai sedimenti.

Il vantaggio economico era quindi sufficiente ad accettare un certo livello di rischio. Ma questo non significa che tutte le società cercassero di immobilizzare completamente il fiume. In molti casi l’organizzazione del territorio seguiva il ciclo delle piene e sfruttava differenze anche modeste di quota.

L’antico Egitto: dipendere dalla piena senza eliminarla

L’agricoltura egizia dipendeva dall’inondazione annuale del Nilo. L’acqua occupava la pianura, depositava sedimenti e, ritirandosi, lasciava terreni umidi sui quali venivano coltivati soprattutto cereali.

La UCLA Encyclopedia of Egyptology descrive un sistema agricolo che, prima del periodo tolemaico, rimase fortemente dipendente dalla piena naturale e caratterizzato prevalentemente da interventi locali sui bacini. Le prove disponibili non sostengono l’esistenza, per l’intera epoca faraonica, di una rete nazionale di grandi canali capace di controllare completamente il Nilo. Gli interventi su larga scala diventarono rilevanti in epoche successive.

Gli Egizi non lasciavano semplicemente tutto al caso. Gestivano localmente entrata, permanenza e uscita dell’acqua e organizzavano il calendario agricolo secondo l’andamento della piena. Ma non cercavano di impedire all’acqua di raggiungere tutta la pianura coltivata: era proprio l’inondazione a rendere possibile la produzione agricola.

Anche la posizione degli insediamenti rifletteva la morfologia del territorio. Gli studi archeologici mostrano che il Nilo formava argini naturali leggermente rialzati lungo i canali attivi e che numerosi insediamenti vennero collocati su queste superfici più alte. Non si trattava di una sicurezza assoluta, ma di un adattamento alla differenza di quota fra zone abitate e aree regolarmente sommerse.

L’esempio egizio non deve essere trasformato in una favola di perfetta armonia con la natura. Piene insufficienti o eccessive potevano comunque provocare crisi. La lezione utile è un’altra: la società era organizzata riconoscendo che una parte della pianura doveva essere raggiunta periodicamente dall’acqua.

Il primo criterio di costruzione è decidere dove non costruire

La sicurezza idraulica non comincia dal calcolo dell’altezza di un argine. Comincia dalla scelta della posizione degli edifici.

Nelle aree ancora libere, il criterio più efficace è mantenere fuori dalla zona di piena:

• abitazioni permanenti;
• ospedali;
• scuole;
• centrali elettriche;
• impianti di trattamento delle acque;
• depositi di sostanze pericolose;
• centri di emergenza;
• infrastrutture la cui interruzione isolerebbe il territorio.

La pianificazione deve essere basata su mappe di profondità, velocità, durata e frequenza dell’inondazione, non sulla sola distanza dalla riva.

La UNDRR indica espressamente l’integrazione delle valutazioni di rischio fluviale nelle norme urbanistiche, nella gestione del bacino e nelle strategie di sviluppo. La WMO considera la pianificazione dell’uso del suolo una componente fondamentale della gestione delle alluvioni, da applicare prima di affidarsi unicamente alle opere difensive.

Non esiste una distanza di sicurezza universale

Stabilire che non si debba costruire entro 50, 100 o 500 metri dalla riva è un criterio troppo semplice.

Un fiume incassato in una valle stretta può avere un’area allagabile relativamente limitata. Un fiume di pianura può occupare superfici larghe diversi chilometri.

La riva attuale non è inoltre necessariamente stabile. Il corso d’acqua può:

• erodere una sponda;
• depositare sedimenti sull’altra;
• spostare i meandri;
• riattivare un ramo abbandonato;
• aprire un nuovo percorso durante una piena.

La zona di sicurezza deve quindi essere stabilita considerando la topografia, la storia delle piene, i paleoalvei, la possibile migrazione del canale e gli scenari di rotta, non tracciando una fascia geometrica identica lungo tutti i fiumi.

Quando costruire è inevitabile

Esistono città storiche, porti, industrie e infrastrutture che non possono essere semplicemente trasferiti. In questi casi la gestione del rischio richiede più livelli di protezione.

Gli edifici nuovi o ricostruiti dovrebbero essere progettati considerando almeno:

• quota del piano abitabile sopra il livello di riferimento;
• margine per le incertezze;
• resistenza delle fondazioni all’erosione;
• stabilità rispetto alla spinta e alla galleggiabilità;
• impianti elettrici e meccanici collocati in alto;
• materiali resistenti all’acqua nei piani inferiori;
• vie di evacuazione praticabili anche durante la piena;
• accesso per i mezzi di soccorso;
• possibilità che la difesa principale venga superata.

Non basta impedire che l’acqua entri da una porta. Un edificio può essere reso inutilizzabile dalla perdita dell’energia elettrica, dalla contaminazione, dal cedimento del terreno o dall’isolamento delle strade.

Gli edifici destinati a persone non autosufficienti o a funzioni di emergenza richiedono criteri molto più severi rispetto a magazzini, parcheggi o usi agricoli stagionali.

Non sottrarre volume senza restituirlo

Ogni edificio, terrapieno o rilevato costruito in una pianura alluvionale occupa un volume che prima poteva contenere acqua e può deviare il flusso verso proprietà vicine.

Un criterio corretto impone quindi che il progetto non aumenti in modo significativo:

• livelli di piena;
• velocità;
• erosione;
• portata trasferita;
• rischio per altri territori.

Quando viene sottratto spazio all’acqua, occorre dimostrare che il volume e la capacità di deflusso siano compensati altrove. La valutazione deve comprendere sia il singolo intervento sia l’effetto cumulativo di centinaia di interventi apparentemente piccoli.

Dieci edifici possono avere un impatto limitato; diecimila edifici, strade e parcheggi possono trasformare radicalmente il funzionamento dell’intera pianura.

Argini arretrati invece di argini addossati al fiume

Dove una difesa è necessaria, l’argine non deve essere automaticamente costruito sul bordo dell’alveo ordinario.

Un argine arretrato può proteggere l’area urbanizzata lasciando tra la struttura e il fiume una fascia destinata all’espansione della piena. Questo spazio conserva parte della capacità di laminazione e riduce la pressione sul sistema difensivo.

La posizione dell’argine deve derivare da un compromesso fra:

• territorio da proteggere;
• spazio necessario alla piena;
• velocità previste;
• stabilità del terreno;
• possibilità di manutenzione;
• effetti a monte e a valle;
• conseguenze di un eventuale cedimento.

L’obiettivo non è lasciare il fiume libero di attraversare le città. È evitare di restringerlo più del necessario per difendere ciò che deve realmente essere difeso.

Progettare anche il fallimento

Una difesa seria non viene progettata assumendo che funzionerà sempre.

Occorre simulare:

• evento superiore a quello di riferimento;
• sormonto;
• breccia in più punti;
• velocità di propagazione dell’acqua;
• profondità dietro l’argine;
• tempo disponibile per l’evacuazione;
• interruzione di strade ed energia;
• effetto domino sulle infrastrutture.

USACE richiede che la valutazione delle alternative comprenda il rischio residuo, quello trasferito e quello trasformato, insieme a mappe delle profondità previste quando la capacità del progetto viene superata.

Una protezione che non prevede che cosa accadrà dopo il proprio superamento non è completa. È soltanto ottimista.

La manutenzione fa parte dell’opera

Un argine non è un oggetto che viene costruito una volta e dimenticato.

Nel tempo possono comparire:

• tane di animali;
• vegetazione con apparati radicali inadatti;
• cedimenti;
• fessure;
• erosioni;
• attraversamenti abusivi;
• tubazioni deteriorate;
• filtrazioni;
• abbassamento della sommità;
• danni prodotti da traffico o lavori vicini.

La sicurezza dipende quindi da ispezioni, controllo delle quote, manutenzione della vegetazione, monitoraggio delle filtrazioni e disponibilità di materiali e personale durante le piene.

L’assenza di alluvioni per molti anni non dimostra che la struttura sia sicura. Può significare semplicemente che non è ancora stata caricata da un evento significativo.

Conclusioni

Un fiume non esonda perché ha commesso un errore.

Durante una piena utilizza lo spazio costruito nel tempo dal proprio movimento. Golene e pianure alluvionali non sono terreni estranei al sistema fluviale: sono parte del sistema.

Se queste aree rimangono libere, l’acqua può espandersi, rallentare e depositarsi senza incontrare grandi quantità di persone e beni vulnerabili. Una piena può allora rappresentare un fenomeno naturale rilevante, ma non necessariamente un disastro.

Quando lo spazio viene occupato e il corso d’acqua viene compresso tra argini ravvicinati, il rischio non scompare. Viene concentrato, trasferito o rinviato fino al superamento della difesa.

Gli argini restano indispensabili dove città e infrastrutture esistono già. Ma devono essere considerati una componente della gestione, non la soluzione assoluta. Devono essere arretrati quando possibile, valutati sull’intero bacino e accompagnati da pianificazione territoriale, manutenzione, sistemi di allerta e scenari di fallimento.

L’antico Egitto non controllava completamente il Nilo. Organizzava agricoltura e insediamenti riconoscendo il ciclo della piena e sfruttando le differenze naturali di quota.

Oggi la tecnologia permette opere molto più potenti. Non per questo è diventato razionale costruire ovunque e chiedere poi all’ingegneria di garantire che l’acqua non torni mai.

Il criterio fondamentale rimane elementare:

prima di costruire una barriera contro il fiume, occorre stabilire se il problema sia davvero il fiume o ciò che è stato costruito nel suo spazio.