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Ogni volta che piove per un giorno sembra che lItalia crolli , sprofondi, va sottacqua

In questo primo post sull'argomento esondazioni e piene vorrei fornire , nel modo più semplice possibile , senza nessuna formula , ma in modo soltanto descrittivo gli elementi tecnici che concorrono alla formazione della portata di piena di un corso d'acqua superficiale .Il nostro obbiettivo finale sarà cercare di comprendere le ragioni per cui sembra che la frequenza dei fenomeni stia aumentando , non tanto per le grandi piene , quelle delle alluvioni storiche ma di eventi che si ripetono con frequenza annuale  o stagionale , che creano  comunque danni , problemi , fastidi, notti fuori casa , problemi alla mobilità , danni ad automobili travolte dalle acque e purtroppo anche qualche vittima.

Per il proseguo dell'analisi debbo  introdurre alcune semplici nozioni e definizioni.

 Come tutti ben sappiamo le acque scorrono sempre verso il basso, sono mosse dalla forza di gravità , e possiedono una energia potenziale dovuta alla loro posizione ( le acque che si trovano in un lago più alto scendono verso un lago più basso ).

Bacino idrico o idrografico o meglio bacino imbrifero ( delle acque di pioggia ) definiamo così l’area su cui l’acqua che cade si riunisce in un corso d’acqua ( torrente o fiume ).

Torrente quando la pendenza ( motrice ) del corso d’acqua è elevata e la vena d’acqua che vi scorre può essere regolata solo da monte .

Quando viene realizzato un corso d’acqua artificiale diamo il nome di canale . quando su un fiume naturale si interviene per regolarizzare le sponde , in genere per il contenimento delle portate idriche , ma anche per altri scopi ( es . navigazione ) si parla anche di canalizzazione.

Le acque di pioggia quando cadono sul terreno si muovono verso il basso , essenzialmente in due modi infiltrandosi nel terreno o scorrendo su di esso .In generale si presentano anche fenomeni di evapotraspirazione importanti per il calcolo delle portate irrigue e dei periodi irrigui , e nelle zone aride e semiaride, che però non prendiamo in considerazione ai nostri fini in quanto ininfluenti per fenomeni relativamente veloci .

La quantità di acque che si infiltrano dipende dalla pendenza del terreno e dalla natura delle superfici ( rocce, boschi, pascoli , prati , terreni agricoli lavorati ecc) ciascun terreno avrà capacità di infiltrazione differenti .

Tranne casi particolari che vanno sotto il nome di fenomeni carsici , dove le acque scorrono sottoterra formando grotte e fiumi , in genere le acque che si infiltrano in terreni con basse pendenze di tipo alluvionale ( la maggior parte di pianure e zone collinari senza grosse pendenze) si muovono molto lentamente ed in genere impiegano molte ore o giorni interi a raggiungere il fiume.

Le acque che non si infiltrano nel terreno vi scorrono sopra ( ruscellamento ) la velocità con cui si spostano dipende in modo molto selettivo dalle pendenze locali del Bacino e dalla natura delle superfici . in particolare le acque scelgono in modo naturale la via più “veloce “ per raggiungere il corso d’acqua .

Avviene che nel punto di caduta si indirizzano immediatamente lungo la linea di massima pendenza locale ( il percorso più breve  tra punti a determinate quote diverse).

In un Bacino ( lo possiamo constatare  in modo immediato nei bacini imbriferi di montagna bacini la cui forma è stata sagomata dall’erosione delle acque fluviali) queste linee di massima pendenza tendono generalmente a convergere verso il fondo dove scorre il torrente o il fiume . quando divergono vengono a costituire un punto di una linea di spartiacque che separa due bacini contigui ma differenti.

Convergendo dette linee spingono le acque ad unirsi e sommare le portate causando un innalzamento del livello dell’acqua che scorre . A parità di altre condizioni questo comporta un accelerazione delle velocità di scorrimento . Una lama d’acqua  alta il doppio avrà una velocità non doppia ma quadrupla .

Per le modalità sopra descritte  se scegliamo un punto del torrente o fiume che le acque formano ( sezione del bacino ): abbiamo che tutte e solo le  le acque che sono piovute sul bacino, transiteranno o superficalmente o in profondità (acque infiltrate nei terreni ). ma con tempi assai diversi tra di loro , mentre le acque che cadono istantaneamente sul bacino arriveranno alla sezione in tempi diversi.

Il bacino quindi funge da trasportatore e da concentratore delle acque cadute . per queste ragioni  i tempi di percorrenza e le portate del bacino dipenderanno oltre che dalle altre caratteristiche già indicate anche dalla forma del bacino stesso..

Una curiosità rilevante a tale proposito è quanto successo nella più grossa piena registrata sul territorio italiano , la famosa piena del Po nota come Alluvione del Polesine dove si registrarono portate di 10.000 mc al secondo.

La lunghezza del fiume che comporta una percorrenza dell’onda di piena di almeno 5 -6 giorni giorni, il bacino imbrifero lungo e relativamente stretto posto con giacitura ovest-est in un’area normalmente interessata da fenomeni metereologici che provengono dall’Oceano Atlantico e si spostano verso est , lo spostamento nella medesima direzione della perturbazione che ha interessato le zone a monte dell’avanzamento del fronte di piena alimentandolo continuamente per più giorni ha portato alla realizzazione di quell’evento record.

Per una determinata pioggia il tempo che la portata d’acqua  impiega ad arrivare nella sezione del bacino prende il nome di tempo di corrivazione. Ad un tempo di corrivazione minore a parità di volumi di pioggia corrispondono portate maggiori .

Le serie storiche pluviometriche permettono di conoscere i valori medi e massimi di pioggia registrate in alcuni punti del territorio nei diversi periodi dell’anno .

L’Idrologia Tecnica ha lo scopo di individuare i legami tra le serie pluviometriche e le serie delle portate  di un bacino trattandone i dati delle serie statistiche in particolare per stimare le portate di magra o di piena future ed individuare i valori della portata massima di piena del bacino nella sezione di riferimento , utilizzando dei modelli statistici , valutandone per quanto possibile l’applicabilità e l’attendibilità. Come detto non entreremo in un argomento così specialistico ma spero che invece ne abbiamo individuato i meccanismi di base .

Questi valori studiati e registrati da alcune centinaia d’anni non permettono di rilevare le variazioni geologiche climatiche , che sicuramente sono intervenute , basti pensare al succedersi delle ere glaciali ed al variare delle condizioni pluviometriche associate , nonche alle portate immagazzinate nei ghiacciai , come autentici serbatoi solidi di acqua, Ma ai fini della nostra trattazione non prendiamo in considerazione questi fenomeni , perché hanno tempi lunghissimi e perche generano problematiche sicuramente più importanti delle solo variazioni delle portate dei corsi d’acqua

Anche se non abbiamo usato una sola formula abbiamo messo in fila una bella serie di concetti , che spero abbiano aiutato a comprendere il meccanismo della formazione delle portate fluviali ed in particolare delle piene in caso di pioggia .

Le acque infiltrate nel terreno che formano le falde subalvee e poi da queste rilasciate sono quelle che forniscono il valore di base o di magra del corso d’acqua ,contribuiscono poi fenomeni come il disgelo delle nevi e dei ghiacci dei ghiacciai di alta quota in genere non coincidenti coi periodi di pioggia.

Per ogni corso d’acqua sono state rilevate ad iniziare dal 1700 le portate d’acqua giornalmente in alcune sezioni , permettendo di disporre delle serie storiche delle portate di magra o di piena del fiume., In alcune realtà si tiene un registro ufficiale delle piene alluvionali dei corsi d’acqua.

Ciò che abbiamo descritto è quanto avviene in natura in un bacino imbrifero, quando non ci sono manipolazioni del meccanismo per la presenza dell’uomo e delle sue attività Dal prossimo post cercherò di individuare le modalità con cui la presenza dell'uomo influenza questi meccanismi.

Attendo i vostri primi commenti .