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Modellare l’alveo dei torrenti di montagna
L’esempio del fiume Gürbe
Gli eventi climatici estremi sono sempre più frequenti, ma non è chiaro quali effetti avranno sul lungo termine. Nell'ambito della progettazione di infrastrutture fluviali sorge quindi una domanda: le pratiche ingegneristiche tradizionali sono ancora adatte a far fronte a questi pericoli? Materiali come il cemento, ad esempio, sono tutt'oggi la risposta migliore alle forze naturali? All’ETH la cattedra di Architettura del paesaggio, in collaborazione con Gramazio Kohler Research e l’Istituto federale di ricerca per la foresta, la neve e il paesaggio, ha sviluppato metodi di progettazione avanzati per testare le proprietà dinamiche inerenti agli ambienti a rischio, e li ha applicati sul caso concreto del fiume Gürbe.
L’impatto del cambiamento climatico porterà in generale a un aumento degli eventi naturali estremi e in particolare dei rischi nelle regioni alpine. Oggi la Svizzera è colpita più spesso di prima da inondazioni, colate detritiche e frane. Questo aumento dei pericoli naturali sottolinea il delicato equilibrio che deve essere trovato tra le infrastrutture esistenti e l’ambiente. Dopo due secoli di progetti di correzione delle acque nei torrenti di montagna, fiumi e laghi, la Svizzera ha sviluppato un senso di sicurezza e di equilibrio con la natura che a volte si è rivelato precario. Con l’incremento dell’ampiezza e della frequenza degli eventi meteorologici, è diventato evidente che lo spazio sottratto ai fiumi ha ridotto la resilienza alle inondazioni e ha portato come effetto collaterale a un deterioramento dell’ambiente naturale. Mentre alcuni recenti progetti idrici propongono di riallargare i corridoi fluviali per riportarli alle loro dimensioni «naturali», non è ancora chiaro come un aumento degli eventi climatici estremi influirà sull’ambiente. Si mette così in discussione la materialità delle attuali infrastrutture fluviali e delle pratiche ingegneristiche, la maggior parte delle quali si basano ancora su un uso predominante di materiali duri come il cemento per resistere alle forze naturali. La prossima sfida sarà quella di intraprendere un’azione informata e rigenerativa su tali opere ingegneristiche preesistenti.
Stiamo entrando in un’epoca in cui la progettazione di paesaggi fluviali, basata sulle nozioni di cambiamento e l’adattabilità, può aiutare a fornire un nuovo tipo di strategia infrastrutturale per paesaggi fluviali dinamici. All’ETH di Zurigo la cattedra di Architettura del paesaggio del professor Girot, in collaborazione con Gramazio Kohler Research e l’Istituto federale di ricerca per la foresta, la neve e il paesaggio (WSL), ha sviluppato metodi di progettazione avanzati per testare le proprietà dinamiche inerenti agli ambienti a rischio.
L’obiettivo è quello di sviluppare per le aree a rischio un approccio topografico innovativo che si adatti nel corso del tempo e garantisca l’equilibrio a lungo termine di un sistema fluviale. Di conseguenza, il fiume diventa una struttura performativa, che protegge gli insediamenti dai pericoli naturali, con un nuovo paesaggio che crea aree ricreative attraenti e fornisce benefici ecologici. Il lavoro di progettazione segue i precetti di un approccio site-specific, con un’enfasi sui metodi avanzati di rilevamento topografico; in seguito si procede a una precisa modellazione topologica del terreno e a una simulazione. Proponiamo un metodo concettuale per la gestione del paesaggio dei fiumi a rischio, così come un punto di vista pragmatico per la soluzione dei problemi, anticipando un’ampia gamma di possibili approcci paesaggistici. In questo modo si stabilisce una nuova metodologia applicabile ai corridoi fluviali dinamici, che simula l’ampiezza e la dinamica delle piene e delle colate detritiche in relazione ai materiali locali, alla topografia e alla vegetazione.
Situare
Il fiume Gürbe scorre in una valle tra le Alpi bernesi e l’Altipiano svizzero, caratterizzata da un conoide alluvionale che nelle topografie della bassa montagna è una caratteristica geologica distintiva. Il percorso di 30 km di questo affluente dell’Aare presenta condizioni naturali impegnative e ha una storia di infrastrutture ingegneristiche eccezionalmente tumultuosa.
Nel XVIII secolo il fiume Gürbe era completamente diverso. Invece di un unico corso d’acqua canalizzato, molti bracci laterali e torrenti si ramificavano sul bacino alluvionale e allagavano regolarmente il fondovalle ogni cinque/dieci anni. Nell’Ottocento, la grande correzione del corso della Gürbe ha permesso il rapido insediamento e lo sviluppo economico della valle. Nonostante la sua canalizzazione infrastrutturale attraverso la costruzione di 160 dighe di controllo, i danni da inondazione lungo il fiume vennero solo ridotti, non completamente evitati. Ancora oggi si realizzano progetti di infrastrutture idrauliche di protezione per combattere le colate detritiche, ma senza successo duraturo. Inoltre, gli eventi naturali estremi nella Valle della Gürbe e nei dintorni sono aumentati nel corso dell’ultimo secolo. Precipitazioni sempre più intense, in combinazione con il rapido scioglimento delle nevi, provocano ripetute colate detritiche e inondazioni.
Osservando attentamente i cataclismi cronici connessi al fiume avvenuti negli ultimi due secoli, si può prevedere che la frequenza delle perturbazioni causate da fenomeni naturali in futuro aumenterà. Per esempio, nel 1990, le forti piogge hanno provocato una grande colata detritica e un’inondazione, causando danni sostanziali nei villaggi circostanti e distruggendo una parte significativa delle infrastrutture di protezione in cemento armato che erano state costruite sul posto. In seguito a questo evento, i rimanenti 60 livelli di sbarramento in calcestruzzo nel corso superiore del fiume sono stati ripristinati e rinforzati per proteggere le aree insediative. Recentemente, il terreno instabile dello spartiacque superiore ha danneggiato nuovamente le stesse dighe di controllo, rivelando i limiti delle strutture in calcestruzzo di questo corridoio fluviale. Ulteriori e diverse misure di protezione devono ora essere prese seriamente in considerazione per questo fiume apparentemente incontenibile.
Rilevare
La morfologia sottostante alla zona di transizione del fiume è definita da un cono di deiezione situato tra la gola nel corso superiore e il fondovalle quasi orizzontale alla confluenza nel fiume Aare. Poiché il canale e le dighe di controllo sono stati costruiti in cima al conoide del fiume, il naturale straripamento tracima all’esterno, puntando direttamente verso i terreni agricoli adiacenti e verso i villaggi di Mettlen e Blumenstein, situati su entrambe le sponde del suo corso. Ciò crea una condizione topografica impegnativa in cui la direzione del flusso deve essere orientata verso il centro del letto fluviale.
Analizzando il terreno in vari punti con l'ausilio della tecnologia Lidar (modellazione con nuvola di punti ad alta risoluzione), sono state proposte soluzioni topologiche specifiche che calcolano e incorporano la forma complessiva del conoide di deiezione, adattandosi alle condizioni locali del sito. L’approccio progettuale propone di sospendere tutte le manutenzioni infrastrutturali sulle 55 dighe di controllo localizzate sul cono detritico e sulle altre 120 situate nel corso superiore del torrente, al fine di ristabilire gradualmente un paesaggio fluviale più dinamico e naturale. Questo ovviamente porterà a una maggiore erosione e al trasporto di sedimenti lungo il corso del fiume. Man mano che la pendenza del letto fluviale cambia da un profilo relativamente ripido – stabilito dalle dighe di controllo, con una pendenza sul terreno sottostante che varia tra il 10% e il 15% – a un profilo più piatto al 3% verso valle, i sedimenti probabilmente andranno a decantare a valle.
Dal 2018 il corso superiore della Gürbe è diventato ancora più instabile, con un aumento dei detriti previsti. Sommando tutto il materiale detritico, si stima che circa 20’000 m3 di sabbia, ghiaia, ciottoli e rocce si sedimentino in loco ogni anno. Inoltre, si prevede a breve un singolo evento estremo di flusso detritico, che sposterà fino a 100’000 m3 di materiale. Invece di ricostruire ancora una volta l’infrastruttura delle dighe di controllo in calcestruzzo, proponiamo di optare per una manutenzione locale del fiume che utilizzi e modifichi il materiale stesso del flusso detritico. Si propongono alcune modifiche innovative alla forma dell’alveo, che aiutino a guidare e a contenere i futuri eventi pericolosi in modo diverso e sicuro verso valle.
Traduzione di Augusto Heras
Bibliografia
- Ufficio federale dell’ambiente UFAM (visitato il 03.06.2020).
- Ilmar Hurkxkens, Robotic Landscapes. Topological Approaches to Terrain, Design, and Fabrication [Paesaggi robotici: Approcci topologici al terreno, progettazione e costruzione], dissertazione, 2020. Applicazione /df. ETH di Zurigo.
- Marc Imboden, «Natur hat das Drehbuch geändert», «Berner Oberländer» 09.03.2018.
- Mappe della Svizzera (visitato il 12.08.2019).
- Kurt Ruchti, Lagebericht 1–9, Gemeinde Wattenwil, 2018 (visitato il 15.05.2019).
- Melanie Salvisberg, Die unzähmbare Gürbe: Überschwemmungen und Hochwasserschutz seit dem 19. Jahrhundert, Schwabe Verlag, Basilea 2017.