Le BONIFICHE hanno l’obiettivo di rendere idonee all’uomo terre altrimenti inutilizzabili o pericolose.

BONIFICA IDRAULICA: Complesso delle opere destinate ad assicurare in ogni tempo lo scolo delle acque in eccesso, al fine di creare le condizioni più adatte allo sviluppo dell’agricoltura, al risanamento igienico del territorio ed alla sua utilizzazione.

Fissare il terreno e far circolare le acque in un nuovo equilibrio reciproco

LE BONIFICHE IDRAULICHE

Corso di Costruzioni Idrauliche, CdL Ingegneria Civile, A.A. 2002/03

Ing. Francesca Caparrinifcapa@dicea.unifi.it

TIPOLOGIE DI BONIFICA

Due modi:•Apporto di materiale esterno (mazzuolatura)-poco usata, solo per piccole zone

•Bonifiche per colmata: si sfruttano i trasporti solidi dei corsi d’acqua favorendo o accentuando, mediante apposite opere, il processo naturale di colmazione che porta alla formazione delle pianure alluvionali.Il comprensorio da bonificare è suddiviso in ‘casse’ per meglio graduare l’altimetria del territorio.

La bonifica dei terreni può essere realizzata:

1. Elevando le quote del terreno con l’apporto di nuovi materiali, oppure:2. Abbassando il livello delle acque

Innalzamento del terreno

Canale colmatore

Cassa (invaso e deposito torbide)

Smaltimento acque chiarificate

Bonifiche per colmata (continua)

E’ necessario che i canali di adduzione delle torbide abbiano una pendenza sufficiente (almeno 0.5 ‰) perché non si abbiano depositi durante il percorso. Di solito l’acqua viene immessa nel canale colmatore solo durante le piene, quando la portata solida è maggiore e il moto che si stabilisce nel canale ne consente il trasporto a destinazione (durante le magre vi sarebbe interrimento).

Nella progettazione di una bonifica per colmata occorrono, oltre agli studi idrologici, geologici, freatimetrici, ricerche sull’adduzione delle acque torbide, sul grado di torbidità nelle piene del corso d’acqua colmatore, sulle caratteristiche chimiche e fisiche dei materiali trasportati.

Le bonifiche per colmata un tempo molto lungo (50-100 anni e più). Il numero di anni necessario può essere stimato indicativamente come:

2

1

VpkVt⋅⋅

=V1=Volume di materiale solido necessario per innalzare le quote al livello desiderato (considerando anche il costipamento)V2=volume medio annuo di acqua torbida derivabile dal corso d’acquap=percentuale media di sostanza solida (in volume) per unità di volume di acqua torbidak=coefficiente (2/3-4/5) che tiene conto del fatto che non tutto il materiale solidodeposita

TIPOLOGIE DI BONIFICA (continua)

•Bonifiche per prosciugamentoLe acque in eccesso sono raccolte da una rete di canali, riuniti in un emissario che le conduce al recipiente di scarico.

A scolo naturale (continuo/intermittente)Per sollevamento (se i livelli idrici max. dell’emissario sono inferiori a quelli del recipiente di scarico)

Vasche di espansione

In seguito al prosciugamento si verifica un progressivo abbassamento (da pochi cm a qualche m) della quota del comprensorio, dovuta all’abbassamento della falda e al conseguente costipamento del terreno, nonché alla distruzione graduale dello strato superficiale se questo contiene materiale organico.Si deve tener conto di questo abbassamento nello studio altimetrico dei canali colatori. (Le variazioni nell’altimetria potrebbero rendere inutilizzabili le opere di bonifica). Terreni sabbiosi <20 cm, argillosi 20÷50 cm, torbosi>1 m

Grande Bonifica: opere generali che caratterizzano il progetto complessivo di risanamento del comprensorio (es. separazione

delle acque torbide da quelle chiare di pioggia o di falda)Piccole Bonifiche: opere particolari (es. impianto idrovoro che

serve una zona limitata del comprensorio)

COMPRENSORIO DI BONIFICAInsieme di terreni da bonificare a mezzo di un unico complesso di opere.I terreni da bonificare, se possibile, devono essere separati da quelli contigui con argini e canali di cintura (limitare interferenza delle acque esterne =>dimensionamento dei canali interni più affidabile)

Il comprensorio di bonifica deve essere accuratamente rilevato sia planimetricamente che altimetricamente. Pendenze molto basse (0.02-0.03 ‰)!!!Livellazione di precisione (estesa fino ai corsi d’acqua esterni)Piano quotato=>isoispse (10-50 cm)

Suddivisione del territorio in:Terre Alte: quote superiori al livello di piena del recipiente (scolo naturale in ogni tempo)Terre Medie: quote comprese fra il livello di piena e quello di magra del recipiente (scolo naturale intermittente)Terre Basse: quote inferiori al livello di magra del recipiente (devono essere sollevate meccanicamente)

E’ opportuno che le acque provenienti dalle tre parti seguano percorsi separati per arrivare al recipiente di scolo, per evitare l’accumulo di acque di bonifica nelle terre basse.

Comprensorio del CdB

Area Fiorentina

CRITERI PROGETTUALI

Franco di coltivazione: distanza minima ammissibile fra la superficie del terreno e lafalda freatica, per garantire ovunque nel terreno il mantenersi di condizioni di umidità più favorevoli per le Varie colture. In Italia si adottano generalmente i seguenti valori:

Prati naturali e cereali 0.5÷0.6 mMais e simili 0.7 mColture legnose 1.00 m

Franco di bonifica: valore da attribuire al dislivello che si vorrà ottenere fra la superficie del terreno e il livello normale dell’acqua nei fossi di scolo. Deve tener conto del ‘franco di coltivazione’ e del ‘franco di sicurezza’ (o ‘di piena’)

Franco di piena: livello minimo del franco di bonifica che si ammette possa verificarsi, limitatamente a brevi periodi, in occasione della massima piena di progetto

Livello normale

Livello massima piena

FaldaFranco di

coltivazione Franco di bonifica

Franco di piena

In genere, dislivellocirca 30-40 cm

CRITERI PROGETTUALI (continua)

Fasi di un progetto di bonifica per prosciugamento

•Delimitazione e recinzione del comprensorio•Piano quotato e tracciamento curve di livello•Indagine geognostica e freatimetrica per prevedere il costipamento del terreno e le oscillazioni della falda•Scelta del recipiente e determinazione del suo regime idraulico•Suddivisione del territorio in terre alte, medie, basse•Tracciato e progetto dei canali di cinta delle acque alte e medie•Tracciato e progetto dei collettori delle acque alte, medie e basse•Tracciato e progetto dei canali di secondo e terzo ordine e della rete minore•Progetto dell’impianto idrovoro•Progetto dei manufatti di bonifica idraulici (paratoie, sifoni, tombini,vasche di espansione e raccolta) e stradali (ponti, strade ecc.)•Progetto di sistemazione montana e collinare, per diminuire la portata solida dei corsi d’acqua provenienti da tali zone che potrebbe provocare l’interrimento dei canali di cinta delle terre alte.

ANALISI IDROLOGICA

Umax = coefficiente udometrico massimo [l/s ha]φ = coefficiente di deflusso, dato dal rapporto fra il volume affluito ai canali durante l’evento di pioggia e il volume meteorico di pioggia (0.63**)h= altezza di pioggia [mm]tc = tempo di corrivazione [giorni]

cthU ⋅

⋅=φ1157.0max

Coefficiente udometrico= portata massima che defluisce dall’unità di superficie di un comprensorio, in genere è espresso in l/s ha

Metodo cinematico (Turazza)

Stima del tempo di corrivazione (in giorni) per zone a bassissime pendenze:

Formula di Ongaro: 318.0 SLtC =

Formula di Ventura: StC 315.0=

Formula di Pasini: 324.0 SLtC =

S=superficie bacino (km2)L=lunghezza max. percorso delle acque (km)

CANALI DI BONIFICA

I canali di bonifica devono soddisfare i requisiti:

a) La velocità non deve essere troppo bassa per impedire depositi ed eccessivo sviluppo della vegetazione, né troppo elevato per impedire erosioni e garantire la conservazione del canale

b) La quota del pelo libero in condizioni di piena deve garantire il franco di sicurezza

c) La profondità del canale non deve essere troppo elevata da deprimere troppo la falda a canale vuoto

In genere i canali hanno forma trapezia, e sono realizzati in terra non rivestita

CANALI DI BONIFICA (continua)

Pendenza delle sponde:

1/2÷1/1.75Terre sabbiose fini incoerenti, terre torbide

1/1.25÷1/1Terre argillose di notevole compattezza

1/1.5÷1/1.25Terre argillose-sabbiose di media compattezza

1/1.75 ÷1/1.5Terre limose-argillose e sabbiose-argillose di scarsa compattezza

Pendenza delle spondeTerreno

Velocità massime ammissibili (Fortier & Scoby)VELOCITA’ (m/s)

1.851.85Argilloscisti

1.71.5Ciottoli e brecciame

1.851.2Ghiaia grossolana

1.51.15Argilla comapatta

1.50.75Ghiaia fine

1.050.75Limi normali

0.90.6Terrreno argilloso-limoso

0.750.55Terreno argilloso-sabbioso

0.750.45Sabbia fine

Mat.colloidalein sospensione

NO mat.colloidalein sospensione

MATERIALE D’ALVEOVelocità minima in condizioni

di piena =0.2 m/s

Il calcolo idraulico dei canali è eseguito utilizzando la formula

di Chezy (moto uniforme)

RiU χ=

CANALI DI BONIFICA (continua)

Tracciato dei canali

Per la progettazione del tracciato occorre avere una planimetria di dettaglio (curve di livello 1:2000÷1:3000). Se non si dispone di cartografia a tale scala, occorre rilevare diettamente sul terreno gli elementi planimetrici ad altimetrici.

L’andamento dei canali principali segue generalmente le depressioni naturali del terreno (ma con tratti rettilinei).I canali secondari hanno andamenti più regolari possibili, perpendicolari aiprecedenti; a essi si collegano (sempre ortogonali) i collettori del terzo ordineo capifosso, in cui scaricano direttamente I fossi campestri.

La distanza fra due capifosso contigui dipende dalla lunghezza assegnata aicampi, e dipende dall’utilizzazione agraria del comprensorio e alla natura deiterreni (di solito circa 300 m).

MANUFATTI ACCESSORI

•Impianti idrovori•Ponti, botti, tombe-sifoni (viabilità) •Paratoie (regolarizzazione dei deflussi)•Chiaviche (nelle bonifiche a scolo naturale intermittente, per impedire l’ingresso di acqua dall’esterno all’interno del comprensorio)

MANUFATTI (continua)

Esempio: Nuovo manufatto paratoie sul collettore delle Acque Alte (Fosso Reale) all’immissione nel Fiume Bisenzio (Consorzio di Bonifica Area Fiorentina)

Due paratoie piane (5x8

mq)

Funzioni delle paratoie:•Evitare innalzamento argini Fosso Reale a quota argini Bisenzio•Separare idraulicamente le due aste•Controllare la velocità delle acque del Fosso Reale nel caso che il F.Realesia in piena e il Bisenzio no

Stato attuale Schema di progetto

IMPIANTI IDROVORI

Utilizzati per sollevare le acque basse e immetterle nel recipiente (o nelle bonifiche a scolo meccanico).

Zero di bonifica: livello a cui devono essere mantenute le acque nella vasca di aspirazione delle idrovore perché il profilo liquido dei canali corrisponda al franco di bonifica.Zero di valle: livello nella vasca di aspirazione delle idrovore al di sotto del quale si ritiene inutile il funzionamento della pompa.

Gli impianti di sollevamento in generale si compongono di:•Serbatoio (vasca) di aspirazione•Condotta di aspirazione•Stazione di pompaggio•Condotta di mandata•Serbatoio di mandata

L’impianto idrovoro deve avere più di una pompa (che altrimenti dovrebbe essere dimensionata sulla portata massima di progetto, raramente raggiunta) e garantire sicurezza nell’alimentazione (2 linee elettriche + generatore Diesel).

Le pompe di bonifica hanno alte portate e bassa prevalenza (=>bassa velocità di rotazione).Nel caso di stazioni di sollevamento equipaggiate con grandi pompe centrifughe sommergibili, le pompe possono essere installate in colonne verticali in acciaio o cemento costruite sul posto.

IMPIANTI IDROVORI (continua)

A monte e a valle dell’impianto idrovoro il canale di scarico della bonifica deve allargarsi, formando un bacino (mandracchio) di larghezza maggiore di circa 3 volte la larghezza normale e lunghezza maggiore della larghezza, per evitare che l’entrata in funzione delle pompe provochi brusche perturbazioni nei canali, causando smottamenti ed erosione delle sponde.Nel progetto del fabbricato idrovoro si deve tener conto dei problemi relativi alle fondazioni e ai sifonamenti (i fabbricati dividono zone a diversi livelli d’acqua).

IMPIANTI IDROVORI (continua)

IMPIANTI IDROVORI (continua)

AREE DI LAMINAZIONE

ES. Area di laminazione Olmetti(Fosso Vingone, CdB Area Fiorentina)Modello di controllo artificiale, con paratoie di intercettazione sul Fosso Vingone e all’imbocco-scarico della vasca di laminazione.

MANUTENZIONE DEI CANALI

Spurgo: Asportazione dei materiali solidi (torbide), per ovviare al progressivo interrimento degli alvei. Si effettua quando l’interrimento ha ridotto sensibilmente la sezione idraulica (frequenza varia molto da canale a canale).Diserbo: eliminazione (meccanica o chimica) della vegetazione spontaneache si sviluppa in alveo e sulle sponde. Anche in questo caso la frequenza di intervento è variabile da canale a canale.Regolarizzazione delle sezioni (manutenzione straordinaria)

MANUTENZIONE (continua)

MANUTENZIONE (continua)

Altri interventi:Interventi idraulico-forestali sui torrenti a monte

LEGISLAZIONE IN MATERIA DI BONIFICHE

•REGIO DECRETO del 25 luglio del 1904, n. 523 (Testo Unico sulle OpereIdrauliche)

•TESTO UNICO 11 dicembre 1933, n.1775 (disposizioni sulle acque ed impianti elettrici)- Istituzione dei Consorzi (di Bonifica, Irrigui), eventualmente obbligatori.

•LEGGE 18 maggio 1989, n.183, ‘Norme per la difesa del suolo’

•LEGGE 5 gennaio 1994, n. 36 , ‘Disposizioni in materia di risorse idriche’facoltà di realizzare e gestire le reti a prevalente uso irriguo da parte dei consorzi di bonifica e di irrigazione– regola l’uso delle acque

•LEGGE REGIONALE 5 maggio 1994, n. 34, ‘Norme in materia di bonifica’

•LEGGE REGIONALE 11 dicembre 1998, n. 91, ‘Norme per la difesa del suolo’

LEGISLAZIONE (continua)

LEGGE REGIONALE 5 maggio 1994, n. 34, ‘Norme in materia di bonifica’

•Attivià di bonifica: mezzo permanente finalizzato allo sviluppo, allatutela e alla valorizzazione delle produzioni agricole, alla difesa del suolo, alla regimazione delle acque e alla tutela dell’ambiente e dellesue risorse naturali.

•La legge detta le disposizioni per una nuova delimitazione deicomprensori di bonifica nell’ambito di tutto il territorio regionale e disciplina l’istituzione e il funzionamento dei Consorzi di bonifica, aiquali riconosce un prevalente ruolo ai fini della progettazione, realizzazione nonche’ della gestione delle opere di bonifica

•Disciplina altresi’ le modalita’ dell’intervento pubblico, […] in modo da assicurare il coordinamento dell’attivita’ di bonifica con le azioni previste nei piani di bacino e negli altri strumenti di pianificazionee programmazione della Regione e degli enti locali in materia diagricoltura, foreste e lavori pubblici.

•Costituisce attivita’ di bonifica il complesso degli interventi finalizzati ad assicurare lo scolo delle acque, la sanita’ idraulica del territorio e la regimazione dei corsi d’acqua naturali, a conservare ed incrementare le risorse idriche per usi agricoli in connessione con i piani di utilizzazioneidropotabile ed industriale, nonché ad adeguare, completare e mantenere le opere di bonifica gia’realizzate.

• Costituiscono inoltre attivita’ di bonifica, se finalizzati alla medesima, gliinterventi volti ad assicurare la stabilita’dei terreni declivi ed a realizzareinfrastrutture civili

LEGISLAZIONE (continua)

LEGGE REGIONALE 5 maggio 1994, n. 34, ‘Norme in materia di bonifica’(cnt.)

Il piano generale di bonifica:

a) definisce le linee di intervento della bonifica nel comprensorio;

b) individua le opere di bonifica da realizzare, indicandone la priorità;

c) stabilisce gli indirizzi per gli interventi di miglioramento fondiario da parte di privati.

i Consorzi di Bonifica:a) formulano le proposte del piano generale di bonifica nonché del

programma regionaleb) provvedono alla progettazione e, su concessione della

Provincia, all’esecuzione delle opere pubbliche di bonifica nonché alla loro gestione

c) provvedono alla progettazione e all’esecuzione delle opere di bonifica di competenza privata per incarico dei proprietari interessati ovvero, […], in sostituzione dei medesimi

d) esercitano le funzioni dei Consorzi idraulici di difesa e di scoloe) provvedono allo svolgimento delle funzioni relative ai canali

demaniali d’irrigazione;f) esercitano tutte le altre funzioni ad essi attribuite […]

LEGISLAZIONE (continua)

LEGGE REGIONALE 5 maggio 1994, n. 34, ‘Norme in materia di bonifica’(cnt.)

CONSORZI DI BONIFICA IN TOSCANA

Consorzio Provincia

Area Fiorentina FirenzeColline del Chianti FirenzeGrossetana GrossetoOsa-Albegna GrossetoColline Livornesi LivornoVal di Cornia LivornoBientina LuccaVersilia-Massaciuccoli LuccaUfficio dei Fiumi e Fossi PisaVal d’Era PisaOmbrone Pistoiese-Bisenzio Pistoia-PratoPadule di Fucecchio PistoiaVal di Chiana Romana e Val di Paglia Siena