Un criterio per la determinazione della perdita normalizzata di suolo Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma Ciclo di Seminari - La tutela del territorio, esperienze e procedure operative 2° Modulo : Valutazione del rischio idrogeologico 2° Seminario: Il rischio idraulico – Deflusso e sedimenti Roma, 19 dicembre 2016 Un criterio per la determinazione della perdita normalizzata di suolo Alessandra Miconi

Indice degli argomenti Sviluppo del territorio ed attenzione dell’Unione Europea Il caso di studio dell’autostrada A16 I parametri che determinano l’erosione La produzione di deflussi La produzione di sedimenti Il metodo adottato La caratterizzazione dell’area di studio Il comportamento idraulico del sistema in esame Conclusioni

La tutela dell’ambiente e l’uso delle risorse del territorio Valorizzazione delle risorse locali L’acqua è la risorsa più importante per lo sviluppo socio-economico di un territorio Studio delle interferenze degli interventi relativi all’assetto territoriale con l’ambiente Piani di utilizzazione delle risorse idriche locali Valore della risorse idrica: Quantità Qualità Energia (quota) Uso compatibile della risorsa idrica L’utilizzo non deve essere inibito alle generazioni future

L’attenzione dell’Unione Europea Emanazione di direttive e suggerimenti per la protezione del suolo Definizione di procedure lasciano ampia libertà di scelta degli interventi da eseguire alle Autorità locali Aspetti negativi: Interventi urgenti e non programmatori

Il fenomeno dell’erosione idrica Caso allo studio: L’area di studio si trova in provincia di Avellino (autostrada A16 km 32+400) È stata ripetutamente interessata da intensi fenomeni di erosione idrica

Il PSAI della Regione Campania Territorio caratterizzato da elevata pressione antropica e forte degrado ambientale Il PSAI della Regione Campania colloca l’area in zona ad elevato rischio alluvione e frana Non sono state realizzate mappe di rischio connesse al fenomeno

Il versante oggetto di studio Fenomeni di erosione per solchi concentrati nelle linee di impluvio Fenomeni di erosione tipo splash associata al ruscellamento diffuso

I parametri che determinano l’erosione Volumi di afflusso meteorico Le caratteristiche climatiche dell’area determinano l’attitudine dell’agente erosivo a produrre distacco e trasporto delle particelle terrose Dati idro-pedologici del territorio ed effetti indotti dalle pratiche colturali L’intensità dell’agente erosivo è condizionata dall’attitudine del suolo ad essere eroso L’attitudine del suolo ad essere eroso dipende dalla morfologia del versante, dalla copertura vegetale, dalla capacità del suolo di produrre deflussi, dalle sistemazioni idraulico-agrarie, da eventuali pratiche colturali Associazione dei dati relativi alla produzione di sedimenti con i dati relativi alla produzione di volumi di scorrimento idrico conseguenti alle precipitazioni

La produzione di deflussi Metodo SCS – Soil Conservation Service del Dipartimento USDA q(t) = Ψ [i(t)] Ψ= operatore responsabile della trasformazione lineare afflussi-deflussi CN – Curve Number (attitudine del territorio a produrre deflusso)

La produzione di sedimenti Universal Soil Loss Equation – USLE di Wischmeier e Smith La perdita di suolo è espressa nella forma: A = R · K ·L · S · C · P R: fattore climatico, quantifica l’attitudine erosiva della pioggia K: fattore di erodibilità, rappresenta l’attitudine del suolo ad essere eroso L e S: fattori topografici C: fattore colturale, interpreta gli effetti antierosivi della copertura vegetale P: fattore di pratiche antierosive, esprime l’influenza degli interventi sistematori sull’erosione del suolo

Il metodo adottato La mobilitazione dei sedimenti dal sito di produzione è determinata dal deflusso superficiale A = Φ · χ Φ = Φ(h) fattore legato alle possibilità pluviometriche dell’area le caratteristiche climatiche dell’area non sono modificabili dall’intervento umano Χ = χ(s,l,CN) fattore legato ai parametri s, l, CN i parametri s ed l sono modificabili solo con interventi molto invasivi il parametro CN è modificabile con le pratiche colturali La funzione Χ = χ(s,l,CN) può essere spezzata nel prodotto di due funzioni: χ1(s,l) e χ2(CN) , ottenendo la perdita normalizzata à à = χ2 (CN) Il valore della perdita normalizzata si esplicita con la relazione lineare in funzione delle variazioni del CN indotte dalle attività antropiche

Le possibilità pluviometriche dell’area Dati di pioggia riferiti agli Annali Idrologici della Regione Campania – Stazione di Avellino Eventi di massima intensità per tp pari a 1, 3, 6, 12, 24 ore Adattamento statistico dei valori estremi di Frechèt Valutazione della bontà dell’adattamento mediante test di Pearson (χ2) e delle fasce fiduciarie Determinazione delle Curve di Possibilità Pluviometrica (metodo dei minimi quadrati) con riferimento a Tr=15 anni

L’erosività della pioggia È correlata all’energia cinetica che caratterizza anche l’erosività delle acque defluenti: l’energia cinetica trasmessa al suolo da una pioggia di intensità I dipende dalla velocità di caduta delle gocce Energia cinetica per unità d’area della precipitazione di durata tp (Jm-2) Ec=1/2NgmgV2 In alternativa Wischmeier e Smith calcolano l’energia cinetica per unità d’area e unità di altezza di precipitazione con l’espressione equivalente ei’ = 0.119 + 0.0873 log Ii Per ottenere l’energia cinetica della i-esima pioggia elementare basterà moltiplicare ei’ per l’altezza di pioggia corrispondente

L’indice di aggressività della pioggia Gli stessi autori hanno proposto per il calcolo dell’erosività della pioggia un indice di aggressività R ottenuto come prodotto dell’energia complessiva dell’evento meteorico per l’intensità della massima pioggia di durata 30 minuti I30 Valore di R Formula di W-S Formula dell'en. cinetica tp= 1 ora 0,556 0,589 tp= 3 ore 0,717 0,754 tp= 6 ore 0,834 0,873 tp= 12 ore 0,964 1,005 tp= 24 ore 1,106 1,150

Definizione del Curve Number Il versante è coltivato a noccioleto La sistemazione del suolo è del tipo a terrazzamento La zona presenta una copertura piroclastica con spessore variabile (0.5 - 1 m) costituita da uno strato granulometricamente definibile come limo-sabbioso (k = 10-5-10-7 m/s) Classificazione del suolo: gruppo B Il CN è stato stimato pari a 72

Il comportamento idraulico del sistema in esame Tr= 15 anni tp= 1, 3, 6, 12, 24 ore CN= 66, 72, 86 Analisi di tre differenti distribuzioni delle intensità di pioggia 1° caso: intensità maggiore all’inizio dell’evento di durata tp 2° caso: intensità maggiore a metà dell’evento di durata tp 3° caso: intensità maggiore al termine dell’evento di durata tp

tp= 1 ora – CN=72

tp= 1 ora – CN= 66

tp= 1 ora – CN= 86

tp= 3 ore – CN=72

tp= 3 ore – CN=66

tp= 3 ore – CN= 86

tp= 6 ore – CN= 72

tp= 6 ore – CN= 66

tp= 6 ore – CN= 86

tp= 12 ore – CN= 72

tp= 12 ore – CN= 66

tp= 12 ore – CN= 86

tp= 24 ore – CN= 72

tp= 24 ore – CN= 66

tp= 24 ore – CN= 86

Considerazioni conclusive Confronto delle perdite normalizzate di suolo nell’assetto attuale Ãa (CN = 72) con le perdite normalizzate in assetto potenziale Ãp1 (CN = 66) e Ãp2 (CN = 86) Le perdite normalizzate sono: Ãp1/ Ãa=0.92 Ãp2/ Ãa=1.20 L’assetto potenziale corrisponde all’applicazione di pratiche colturali coerenti con la politica agricola individuata per il territorio Per ottenere riduzioni significative delle perdite di suolo è necessario associare interventi antropici atti a modificare profondamente i parametri morfologici del versante