Gli argini fluviali sono un mezzo di controllo delle piene basato sull’idea di innalzare artificialmente le sponde del fiume per contenere la corrente di piena a difesa dei territori latistanti.
Gli argini dovrebbero essere posti ad una distanza dal letto di magra tale da evitare erosione da parte dei rami del corso d’acqua che vagano nell’alveo.
L’altezza degli argini è primariamente determinata dalla portata di progetto e dalla sua prefissata probabilità di superamento. Bisogna inoltre tener conto della possibilità di subsidenza degli argini e delle fondazioni.
La scelta dell’altezza dipende anche dalla sedimentazione del fiume, che può condurre alla pensilità dell’alveo. La sedimentazione si ha in quelle aree dove la capacità di trasporto è troppo piccola per poter trasportare la quantità di sedimenti in arrivo.
In tale situazione il letto del fiume comincerà ad innalzarsi, incrementando la pendenza longitudinale e la velocità della corrente fino a che la capacità di trasporto non eguagli la produzione di sedimenti. Perciò nei tratti in cui sono stati costruiti argini per il controllo delle piene, il letto del fiume può innalzarsi rispetto alla primitiva area inondabile.
CARATTERISTICHE COSTRUTTIVE DEGLI ARGINI
L’arginatura viene generalmente eseguita con un rilevato di terra omogenea limosa ed argillosa, con contenuto di sabbia minimo del 15%. I materiali devono garantire un adeguato grado di sicurezza alla stabilità dell’insieme argine-terreno di fondazione e potersi adeguare ai cedimenti del terreno. I fianchi del rilevato vengono successivamente coperti con zolle erbose per proteggerli dall’erosione da parte della corrente sul lato del fiume e dal dilavamento da parte delle acque piovane sul lato campagna.
In figura 1 è riportata la nomenclatura in uso per le arginature. L’argine prende il nome di “ argine in froldo” quando è a diretto contatto con l’acqua. La parte bassa dell’argine in froldo viene generalmente protetta dall’erosione mediante la sistemazione di pietrame (scogliera) o con l’utilizzo di una intensa vegetazione.
- Scarpate a fiume ed a campagna: ali laterali dell’argine sia dalla parte del fiume che dalla parte del piano campagna. Le scarpate possono essere rinforzate in ambo i lati al fine di rendere più stabile il corpo centrale. In tal senso, a partire dalla corona, si riconoscono, per la parte a fiume, il petto, l’antipetto, il parapetto e la piarda; per la parte a campagna, invece, la banca, la sottobanca e la piedibanca.
- il petto, che affaccia dal lato fiume, ha una scarpa media di 2:1;
- la spalla, che affaccia sul lato campagna, ha una scarpa media di 4:1;
- banche, sottobanche e piedibanche o unghie: sono rinfianchi a campagna e devono essere larghe almeno 3 o 4 metri e distanti tra loro in senso verticale non oltre 5 m;
- la corona rappresenta la larghezza in sommità di 4-5 m o maggiore in funzione della grandezza del fiume o dell’eventuale traffico se il corpo arginale è utilizzato come strada; essa deve avere una leggera convessità o una pendenza trasversale verso fiume del 2-3% per lo scolo delle acque.
- soprassoglio o piccolo sovralzo arginale praticato in stato d’emergenza.
- la ripa è la parte della sponda mediamente inclinata fino a raggiungere il fondo.
Per accedere dalla corona alle banche sottostanti fino alla golena ed al piano di campagna sono predisposte rampe di servizio con pendenza del 10% circa opportunamente intervallate.
Gli argini di contenimento del fiume sono definiti argini maestri. Essi possono distare fra loro, nel caso di grandi fiumi, anche qualche chilometro. L’ambiente fluviale così definito può, al suo interno, essere ulteriormente limitato da argini, la sommità dei quali è ovviamente più bassa di quella degli argini maestri. Essi sono definiti argini golenali, in quanto limitano e difendono anche grandi spazi, le golene, nelle quali a volte si pratica attività agraria (vedi figura 2).
Spesso gli argini sono anche sedi stradali. Questo uso non è da consigliare: infatti il carico dovuto al traffico abbassa la quota di sommità del rilevato riducendo il franco, a meno che la sommità non sia sottoposta a periodiche ricariche per ripristinarne la quota.
Il terreno d’appoggio dell’argine deve avere caratteristiche comparabili con quelle del rilevato: questo può comportare lo sbancamento dello strato superficiale e la sostituzione del materiale in posto con materiale idoneo. Quando l’argine è di nuova formazione ed i terreni sottostanti (strati posti a profondità tali da non potersi rimuovere con lo sbancamento) di scadente proprietà, può essere necessario che in qualche tratto si debba procedere alla costruzione con qualche accorgimento, come per esempio costruire in anticipo rispetto agli altri i tratti interessati per indurre nel terreno i cedimenti per consolidarlo.
Così l’arginatura dovrà possedere una sagoma iniziale con quota di sommità maggiore di quella che potrà aversi con l’assestamento dopo un lungo esercizio: un dato orientativo potrebbe essere una maggiore altezza di circa il 10%.
Al materiale terroso usato per il rilevato arginale sono richiesti: una modesta permeabilità per contenere i fenomeni di filtrazione; un elevato peso specifico per assicurarne la stabilità allo scivolamento. La compattazione contribuisce a migliorare entrambe le proprietà.
Oltre alla necessità di limitare la filtrazione e assicurare la stabilità del pendio, si deve impedire che il rilevato e la zona circostante (a campagna) siano esposti a fenomeni di sifonamento o impaludamento. Questa ulteriore garanzia comporta, talvolta, lo spostamento del piede dell’argine verso campagna più di quanto sia richiesto dalle normali verifiche statiche.
La sezione trasversale di un argine deve infatti assicurare la copertura della linea di infiltrazione che può stabilirsi nel corpo arginale, a partire dalla quota di massima piena, quando essa abbia una durata sufficiente a permeare il rilevato (durata legata al materiale terroso che ne forma il corpo). Un antico criterio è quello d’assumere (e di ricoprire con rilevato) una linea d’infiltrazione avente pendenza 1/5-1/6 a partire, a fiume, dalla quota di massima piena (vedi figura 3).
Protezione degli argini
I paramenti delle arginature devono essere protetti sia dalle acque che corrono nell’alveo sia dalle acque meteoriche.
I modi usati per proteggere il corpo arginale sono numerosi. La scelta dipende da diverse circostanze: le caratteristiche del materiale, la frequenza, la durata degli eventi che possono sollecitare l’argine, il carattere del corso d’acqua e delle sue correnti di piena, il suo valore ambientale e paesaggistico, la reperibilità e la disponibilità dei materiali da porre in opera e le loro caratteristiche strutturali e geomeccaniche.
Rivestimenti a verde
Un sistema assai diffuso è il consolidamento a verde, con la formazione di un tappeto erboso, compatto e perenne, costituito da specie a radice strisciante e a sviluppo rizomatoso che imbrigliano con il fitto intreccio delle radici la parte superiore dell’argine ed impediscono l’azione dilavante dell’acqua piovana. Questo sistema è adottato specialmente per gli argini che di rado sono sul lato del fiume a contatto con l’acqua. I principali obiettivi raggiungibili con l’impiego di idonei miscugli di sementi di specie erbacee sono di carattere idrogeologico (azione antierosiva), naturalistico e paesaggistico.
Rivestimenti di tipo rigido con lastre di conglomerato cementizio
Quando il sistema a verde non sia applicabile per le azioni cui il paramento sia esposto si provvede in altro modo ad impermeabilizzare ed a proteggere il paramento lato fiume. Si usano rivestimenti di conglomerato cementizio o bituminoso, impermeabilizzazioni con materiali sintetici.
I rivestimenti di conglomerato cementizio si possono suddividere in due categorie: di tipo rigido e di tipo flessibile.
Alla prima categoria appartengono le protezioni formate da lastre di calcestruzzo armato, di calcestruzzo normale o precompresso; talvolta, per ragioni estetiche, il getto di calcestruzzo congloba pietrame (vedi figura 4). Il loro uso può essere talvolta limitato dalla scarsa adattabilità ai possibili cedimenti del terreno. In queste condizioni, per evitare l’eventuale avvio del dissesto, sono richieste un’attenta sorveglianza e manutenzione. La protezione con rivestimenti a lastre, quale che sia il tipo usato, richiede la preparazione del sottofondo: spianamento e, talvolta, una ricarica con materiale inerte (sabbia e ghiaia), apprezzato anche per le sue capacità drenanti.
In rivestimento di calcestruzzo in alcuni casi può essere limitato alla parte più bassa del petto. La figura 5. mostra un tratto di argine con sponda parzialmente rivestita e drenata.
Rivestimenti di tipo flessibile con elementi a connessione multipla cementizio
Un sistema di rivestimento flessibile è formato da elementi variamente collegati tra loro e forati (figura 6). Esso, fornisce, rispetto al rivestimento rigido, migliori garanzie di stabilità in quanto consente il movimento relativo degli elementi.
Un sistema di rivestimento flessibile, formato da elementi variamente collegati tra loro e forati, assicura inoltre la continuità del rapporto tra la falda ed il corso d’acqua, consentendo anche lo sviluppo di una vegetazione erbacea tra le celle (figura 7).
Rivestimenti di tipo flessibile con materassi sigillati con mastice bituminoso
Il rivestimento di conglomerato bituminoso è impiegato quando sia necessario impermeabilizzare, oltre che difendere, il paramento dell’argine (figura 8). Offre buone garanzie di flessibilità in quanto piccole fessure si rimarginano autonomamente senza bisogno di intervento.
Un notevole progresso si è avuto anche con i rivestimenti flessibili, altrimenti noti come materassi tipo Reno, costituiti da una struttura parallelepipeda di contenimento a rete di acciaio zincato (diametro 2 o 2.2 mm), successivamente riempita di ciottoli e sigillata, eventualmente, con una malta bituminosa. La struttura a moduli consente di corrispondere a tutte le esigenze costruttive che possono presentarsi.
In tempi recenti hanno trovato impiego anche rivestimenti impermeabili formati da teli di materiale sintetico posati sulla sponda dell’argine e sul fondo del canale. I teli devono essere assicurati alla sponda ed al fondo per evitare la loro rimozione. Nella parte alta della scarpata possono essere fissati a picchetti infissi sul ciglio arginale o poco sotto. Sul fondo del canale, al piede della scarpata, possono essere bloccati con pietrame d’adeguata pezzatura o poggiati a formare una sorta di sacco da zavorrare con pietrame o sabbia.
Rivestimenti con scogliera e geotessuto
Il rivestimento con scogliera, molto usato per le arginature, per tratti in curva e sotto i ponti (dove l’assenza di vegetazione espone il terreno nudo ed indifeso all’azione della corrente, con qualche pericolo anche per le fondamenta della spalle), è costituito da una copertura di massi di adeguata pezzatura scelta in funzione della possibile velocità della corrente (figura 9). Assieme ad esse può essere utilizzato il geotessuto.
Il blocco del rivestimento al piede della sponda è ottenuto con una scogliera a volte posta in trincea e spesso con l’infissione di pali (figura 10).