Analisi morfodinamica di un tratto intrecciato del fiume Tagliamento mediante tecniche di proximal sensing

Capitolo 1 Introduzione 
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Per l’analisi di tali problematiche è opportuno un approccio multidisciplinare, 
che non si limiti a rispondere ad un’immediata necessità di messa in sicurezza, ma che 
si ponga come scopo uno studio approfondito e complessivo di questi sistemi fluviali. 
E’ dunque necessaria un’indagine che prenda in considerazione anche fattori di tipo 
naturalistico, biologico, economico e sociale. E’ proprio in questo contesto che si 
inserisce la figura dell’ingegnere ambientale. Tale specializzazione è stata pensata come 
ponte tra lo studioso di fenomeni naturali e le scienze ingegneristiche pure. A differenza 
del passato dove spesso queste figure lavoravano per comparti stagni, quasi 
contendendosi il campo a scapito del buon inserimento dell’opera nel territorio, oggi 
sono riunite nella stessa persona. Le tradizionali attività quali, ad esempio, la protezione 
da eventi di piena, la stabilità degli argini o ancora la salvaguardia dei tratti interessati 
da opere d’attraversamento, devono fare i conti con la necessità di una corretta 
programmazione dei lavori nel rispetto dell’ambiente. Tutto ciò al fine di ripristinare le 
condizioni naturali perdute ed, eventualmente, incrementarne la biodiversità e la 
capacità autodepurativa, rispettando i vincoli di sicurezza ed integrando le necessarie 
opere di difesa (Klaassen et al., 2002). 
Attualmente tuttavia non si può di certo dire che queste pratiche di ingegneria 
nel rispetto dell’ambiente siano insite nelle sistemazioni fluviali che, in genere nel 
passato, sono state caratterizzate da una marcata componente artificiale con finalità 
soprattutto di risparmio economico. Non si tratta solo di opere di difesa idraulica o 
utilizzo del suolo, ma anche di opere finalizzate al mero utilizzo dell’acqua (deviazioni, 
dighe o traverse) o allo sfruttamento delle vie d’acqua (Figura 1.1). In questo modo 
l’uomo interagisce continuamente con i processi naturali, modificandoli, 
consapevolmente o no, in funzione delle proprie esigenze. In tale contesto, l’errore più 
frequente è di valutare la situazione a breve termine, considerando solo un immediato 
guadagno a fronte magari di una considerevole perdita futura. L’obiettivo al quale 
tendere è, in quest’ottica, uno sviluppo in grado di soddisfare i bisogni dell’attuale 
generazione senza compromettere il soddisfacimento dei bisogni di quelle future 
(sviluppo sostenibile - Rapporto Brundtland, 1987). 
 
Figura 1.1  - La più grande diga al mondo: The Three Gorges. Comporterà (fine 2009) 
l’utilizzo di 78.000 m
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 di cemento armato per sbarrare lo Yangtze River e controllare un bacino 
idrico di 1 milione di km
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 caratterizzato da una portata annua media di 451 bilioni di m
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1.1 PERCHÉ STUDIARE LE RETI INTRECCIATE? 
E’ sufficiente osservare il globo terrestre dall’alto, per rendersi conto di quante 
regioni siano meravigliosamente scolpite da sistemi fluviali, caratterizzati da un 
andamento pluricursale. Queste cinture alluvionali, braiding nella letteratura 
anglosassone, si nascondono spesso in zone antropicamente povere, in quanto la 
presenza dell’uomo, con i suoi interventi, vincola e riduce l’ampio spazio di cui queste 
necessitano per ridisegnare i loro approssimati contorni (Figura 1.2). 
Con questo inglesismo, braiding, si definisce una delle forme più affascinanti 
che un fiume possa assumere. Tale configurazione è contraddistinta dalla presenza di 
numerosi canali che interagiscono tra loro in modo dinamico tramite il ripetersi di 
processi elementari, capaci di incidere figure geometricamente simili sia a piccola che a 
larga scala (Sapozhnikov et al., 1998). Il risultato di questa interazione è un susseguirsi 
di nodi (confluenze e biforcazioni) presenti sulle piane alluvionali a diverse scale, dai 
piccoli sistemi sviluppatosi nelle vallate glaciali come il Rio Ridanna (Alto Adige, Italia 
settentrionale); fino ai sistemi fluviali più vasti al mondo come il Brahmaputra che 
nasce in Tibet, scorre in India ed in Bangladesh e sfocia nel golfo del Bengala assieme 
al Gange. Murray & Paola (1994) definirono un sistema a braiding come “the 
fundamental instability of laterally unconstrained free-surface flow over cohesionless 
beds”. Con questa definizione non si riesce a celare, anzi appare evidente, quanto 
l’uomo sia lontano da una completa conoscenza di questi complessi ecosistemi; un 
tempo esso li osservava dall’esterno, li vedeva grandiosi ed intricati e li rispettava 
considerandosi parte e non amministratore. Ben presto però ci si rese conto che questi 
sistemi offrivano una quantità di risorse ben superiore a quelle strettamente necessarie 
per vivere. E’ in questo frangente che nell’uomo nasce il desiderio di sfruttare 
maggiormente queste fonti d’acqua per migliorare le proprie condizioni di vita; non si 
accontenta più di partecipare agli eventi naturali ma li vuole dominare, controllare. 
Tale volontà di dominare si è espressa tramite un binomio costituito dallo 
sfruttamento delle risorse da una parte e la necessità di difesa dall’altra dovuto 
all’inevitabile avvicinamento ai corpi idrici spesso fonte di pericoli. Le opere 
ingegneristiche che danno fisicità a tale binomio, hanno avuto quasi sempre forte 
impatto sui sistemi fluviali e gli equilibri che gravitano intorno ad essi, coinvolgendo sia 
aspetti di macroscala che di microscala. Purtroppo è un dato di fatto che queste 
forzature limitano la singolare evoluzione morfologica degli alvei. 
La risposta del fiume a tali vincoli deve essere prevista ed è, quindi, necessario 
approfondire la conoscenza dei meccanismi che la regolano, al fine di un’oggettiva 
valutazione dei costi benefici dell’intervento; in sostanza: è vantaggioso o meno, per 
l’uomo e il sistema naturale stesso? E’ proprio questo uno dei compiti della 
morfodinamica fluviale. Erede di raffinate leggi dall’idraulica, ma pur sempre 
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relativamente moderna, questa scienza, studia essenzialmente l’evoluzione delle forme 
che determinano l’assetto altimetrico e planimetrico degli alvei fluviali, a conseguenza 
di perturbazioni esterne od intrinseche al sistema. Tramite l’impiego di modelli 
matematici riesce dunque ad investigare sulle forme ricorrenti che raggiungono un loro 
equilibrio e cerca di prevederne la dinamica di formazione ed evoluzione nel tempo. 
In aggiunta, le numerose lacune presenti ancor oggi nella letteratura specifica di 
riferimento, imputabili in parte alla particolarità delle reti a braiding, rendono ancor più 
necessario uno studio delle relazioni tra le caratteristiche morfometriche della rete ed i 
parametri idraulici che le governano. Queste lacune si manifestano soprattutto negli 
attuali modelli di previsione morfodinamica, i quali possono garantire previsioni 
efficienti solo nel breve termine dell’ordine dell’anno ma necessitano di un complesso 
processo di taratura caso per caso. Nonostante questo, le attuali tendenze dell’ingegneria 
fluviale, che sempre più utilizzano modelli matematici per indirizzare le proprie scelte, 
sono volte all’approfondimento delle caratteristiche dei corsi d’acqua e delle loro 
dinamiche, per una migliore pianificazione degli interventi atti sia a garantire la 
sicurezza idraulica, sia, in alcuni casi, a ripristinare le condizioni naturali laddove 
pesantemente compromesse. Questo tangibile degrado ambientale di cui l’uomo si è 
macchiato in quest’ultimo secolo è diretta conseguenza di un uso improprio delle 
tecnologie sviluppatesi più velocemente delle tecniche di ingegneria naturalistica 
preposte appunto al mantenimento degli ecosistemi bersagliati dalle sue opere. 
A tale proposito è utile ricordare che i più importanti documenti redatti a livello 
internazionale hanno considerato “una tecnologia ecocompatibile” come argine della 
degradazione ambientale. Sia nella Conferenza di Stoccolma delle Nazioni unite 
sull’ambiente (5-16 giugno 1972) che in quella di Rio (3-14 giugno 1992) si considera 
obiettivo primario l’internazionalizzazione delle conoscenze scientifiche e tecnologiche 
in quanto è necessaria una stretta partnership tra tutti i Paesi. Per di più, recentemente 
(22 dicembre 2003), è stata recepita dagli Stati Membri una nuova normativa europea 
(2000/60/CE) in materia d’acqua che obbliga gli stessi a prevenire ulteriori forme di 
deterioramento dei corpi idrici, migliorando e rinaturalizzando gli ecosistemi acquatici e 
terrestri che dipendono dalla presenza d’acqua. L’obiettivo è quello di raggiungere un 
buono stato delle acque superficiali entro il 2015, avendo come riferimento parametri ed 
indicatori, per la prima volta non solo chimico-fisici, ma anche biologici e 
idromorfologici atti a preservare ed integrare la funzionalità ecologica del corso 
d’acqua. In questo contesto, per la prima volta, si sono sentite le necessità di interventi 
pratici atti per esempio al ripristino e al reinsediamento di fitocenosi stabili, 
all’eliminazione o riduzione degli ostacoli fisici nelle sezioni più critiche e addirittura, 
al recupero di aree di esondazione anche tramite la riapertura di vecchi canali secondari. 
E’ dunque chiara la volontà dell’attuale impianto legislativo di incentivare nuove 
prospettive gestionali che mirino a dare più spazio ai sistemi fluviali sostenendo un 
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ritorno allo stato naturale dei canali, sinonimo spesso di braiding. 
Connesso a questo, studi recenti hanno evidenziato l’importanza della 
vegetazione ripariale, ma anche interna all’alveo attivo, nei processi fluviali e nella 
determinazione della morfologia; le interazioni tra flusso, vegetazione, trasporto dei 
sedimenti, morfologia fluviale, espansione e contrazione del sistema fiume-piana 
rappresenta perciò uno dei nuovi principali argomenti di interesse scientifico, accanto 
alla necessità di una maggiore comprensione dei processi, se esistono, che governano 
equilibrio, stabilità ed evoluzione soprattutto degli alvei intrecciati. 
In campo scientifico è ormai d’opinione comune che queste reti costituiscono un 
importante fattore di sostegno della biodiversità. Questo soprattutto perché gli intrecci 
che le caratterizzano ripartiscono il flusso in molteplici canali di dimensioni diverse, 
creando svariate condizioni idrauliche e fisiche ottimali per lo  sviluppo di un mosaico 
di habitat di diverse età. Inoltre anche i normali eventi di espansione e contrazione del 
corso d’acqua (flow pulse, flood pulse), sono di fondamentale importanza per il 
mantenimento di questo insieme di ecotoni. Mosley (1982), per esempio, ha osservato 
come, in seguito ad un aumento di portata, alcuni canali di una rete diventano più larghi, 
profondi e spesso convergano in un singolo grande alveo, mentre altri nuovi rami 
caratterizzati da proprietà simili ai canali poco più formati, si aggiungono alla rete. 
Questo processo ha delle importanti ripercussioni ecologiche in quanto, per esempio, 
l’area totale delle zone adatte alla  deposizione dei salmonidi rimangono costanti a 
fronte di rilevanti escursioni di portata. 
E’ chiaro come, in questo contesto, gli alvei a braiding, rappresentano degli 
entusiasmanti laboratori di ricerca naturali adatti allo studio di complessi processi di 
formazione di  ecotoni utili da preservare e proteggere, nel ambito di un più ampio e 
sostenibile sviluppo ambientale. 
 
Figura 1.2  - Esempio di fiume a braiding: il Tagliamento 
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1.2 IL PRESENTE LAVORO 
Tempi scala dei singoli fenomeni confrontabili tra loro. Grande disponibilità di 
sedimenti. Tendenza del canale ad erodere localmente. Impreviste ricomparse di canali 
ormai secchi. Avulsioni di canali nel pieno della loro attività. Questo ritmo rapido ed 
avvincente, è sinonimo del naturale evolvere di un alveo a braiding. “Rivers are the 
authors of their own geometry” scriveva Gary Parker in una sua presentazione del 2004. 
“In ogni momento” si potrebbe aggiungere, poiché in realtà questi canali migrano e 
cambiano le loro geometrie indipendentemente da fenomeni intensi; erodono le sponde 
e arricchiscono i depositi con processi deboli ma prolungati nel tempo. Sono spesso più 
importanti questi fenomeni di erosione determinati dal campo di moto insistente, che le 
onde di piena che appiattiscono e spazzano via molte forme presenti nella fascia 
alluvionale. Questa si può dire sia la peculiarità predominante delle reti a braiding. 
Il presente lavoro di tesi si inserisce in un ampio progetto di caratterizzazione 
morfodinamica delle reti fluviali e dei processi che ne governano la dinamica. Nello 
specifico è stato monitorato un alveo pluricursale con l’obiettivo principale di 
descrivere i singoli parametri macroscopici di una rete intrecciata al variare della 
portata. 
Gran parte dello studio pertanto sarà dedicato al monitoraggio in automatico di 
una rete a braiding al fine di riconoscere ed analizzare le principali peculiarità 
morfometriche della stessa. In particolare si è installata una postazione fissa per il 
telerilevamento di un tratto significativo del più grande fiume intrecciato italiano: il 
Tagliamento. 
Questo progetto vede il Tagliamento come obiettivo culminante di diversi anni 
di ricerca, sia di campo che di laboratorio, sulle reti intrecciate. Nel corso del lavoro 
verranno presentate le motivazioni che hanno permesso di identificare due tratti 
significativi della rete su cui concentrare le risorse: non è stato complicato trovare una 
zona libera da interventi antropici in questa asta fluviale famosa in Europa per la sua 
naturale dinamicità e complessità morfologica. 
Nella prima parte verranno approfondite tecniche fotogrammetriche che 
permetteranno di ottenere delle ortofotocarte partendo dalle numerose riprese oblique 
della rete. Su tali immagini rettificate saranno sviluppate procedure di riconoscimento 
dei canali mediante un analisi spettrale della componente principale. In ultimo si 
procederà ad una rielaborazione spaziale tramite filtri geometrici ed alla classificazione 
finale in due classi: acqua e non acqua. 
Verrà più volte ribadito come le indagini in proximal sensing, acquisizioni di 
immagini da postazioni fisse a terra, hanno contribuito a ridurre i tempi ed il numero di 
persone richiesto per la collezione di informazioni proprie della rete. Ciononostante, in 
parallelo a questa prima fase dei lavori, si è sentita la necessità di effettuare campagne 
Capitolo 1 Introduzione 
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di misura capaci di definire un database il più completo possibile delle grandezze 
caratteristiche di un braiding. Misure locali di velocità, campionature granulometriche, 
rilievi topografici, analisi dei profili longitudinali dei canali e materializzazione dei 
talweg saranno dunque le principali attività che occuperanno in alveo il team di ricerca 
di Trento. 
Nella seconda parte del lavoro convergeranno tutti i risultati del monitoraggio 
fotogrammetrico e quelli relativi ai vari rilievi in campo. Verranno digitalizzate le 
ortofotocarte prodotte grazie al set di target definiti sulla piana e si analizzeranno 
minuziosamente per via grafica alcune peculiarità della rete, quali: il grado di 
inondazione, la complessità del sistema vista come combinazione dell’indice di braiding 
e sinuosità dei canali, l’evoluzione della linea di costa e la larghezza caratteristica della 
fascia alluvionale definita con diversi criteri. 
La descrizione delle tipologie di misure effettuate sull’alveo intrecciato (cap. 4), 
della strategia di monitoraggio automatico (cap. 5) ed i risultati emersi dalla loro analisi 
(cap. 6) sono stati affiancati ad una raccolta, elaborazione ed analisi della 
documentazione fotografica sulla zona di studio relativa all’ultimo decennio (par. 6.2). 
Le misure dei parametri idraulici e topografici hanno consentito di evidenziare 
alcuni elementi ricorrenti che emergono nell’analisi della configurazione 
morfodinamica della rete. Si è osservato, per esempio, come l’area dei canali bagnati 
aumenti velocemente a discapito delle zone bagnate da acque ferme in funzione del 
livello idrico, ma anche come questa perdita di zone idraulicamente calme, sia 
compensata da un aumento altrettanto vistoso della linea di costa. 
Infine si è verificata l’applicabilità delle procedure automatiche di 
riconoscimento mediante un codice di calcolo implementato allo scopo di estrapolare 
dalle ortofoto classificate alcune grandezze geometriche significative.