Rischio di erosione del suolo: un esempio nel comune di Monzuno
 
Domenico Preti 1 Marcello Nolè 1 Marina Guermandi 2
Costanza Calzolari 3 Devis Bartolini 3 Massimiliano Zandomeneghi 3
1 - Autorità di Bacino del Reno
2 - Servizio Geologico, Sismico e dei Suoli R.E.R
3 - IRPI-CNR, Firenze
 
 

Nell'ambito del 'Progetto pilota di sistemazione organica del bacino del Rio Casazza (comune di Monzuno)' si è formato un gruppo di lavoro interdisciplinare che ha affrontato i diversi aspetti legati alla gestione dei bacini montani. Un sottogruppo in particolare si è dedicato all'assetto idrogeologico, affrontando l'analisi e la valutazione del reticolo idrografico naturale e dell'assetto dei versanti. L'analisi dell'assetto dei versanti è stata condotta dall'Autorità di Bacino del Reno, dal Servizio Tecnico del Bacino del Reno, dal Servizio Geologico, Sismico e dei Suoli, dalla Comunità Montana Cinque Valli Bolognesi.
All'interno di quest'ultimo sottogruppo si sono affrontate le problematiche relative alle Aree agricole o incolte e alle Aree forestali.
Per quanto riguarda il settore Aree agricole o incolte le analisi hanno riguardato gli aspetti relativi alla dinamica dei versanti, con particolare riferimento ai movimenti gravitativi e all'erosione del suolo per il conseguimento dei seguenti obiettivi:

  1. individuare le principali criticità presenti nel bacino a partire dai lineamenti geomorfologici, dalle caratteristiche dei suoli, e dall'assetto della rete di drenaggio naturale e antropico;
  2. definire le destinazioni d'uso ottimali del territorio e le linee guida per le pratiche colturali in aree agricole;
  3. formulare proposte di intervento e di gestione del territorio idonee a contrastare l'erosione del suolo e a prevenire i dissesti, in particolare nelle aree agricole o incolte;
  4. definire un computo del costo totale degli interventi proposti;
  5. definire un programma di manutenzione degli interventi in relazione alle condizioni di rischio.


Inquadramento geografico

Il Rio Casazza è un affluente di sinistra idrografica del Torrente Savena, posto in una posizione all'incirca mediana all'interno del bacino, a quote comprese tra 300 e 800 metri sul livello del mare. Il bacino presenta una superficie complessiva di circa 1.6 kmq ed è compreso interamente nel territorio del Comune di Monzuno di cui ne comprende gran parte del capoluogo.


Reperimento dati e metodologia di lavoro

Sono stati acquisiti i dati fisici esistenti relativi al territorio oggetto dello studio: Carta Geologica dell'Appennino Emiliano-Romagnolo in scala 1:10.000, sezione 237120, Loiano; Scheda di Valutazione del Rischio n. 43 , Monzuno del Piano Stralcio per l'Assetto Idrogeologico dell'Autorità di Bacino del Reno; Carta Inventario del Dissesto della Regione Emilia-Romagna in scala 1: 10.000 sezione 237120; Carta dei suoli dell'Emilia Romagna in scala 1:250.000. Sono stati inoltre acquisiti i dati pluviometrici delle stazioni di misura di Monzuno e Loiano.
Terminata l'acquisizione dei dati bibliografici è stata eseguita la fotointerpretazione di diverse riprese aeree al fine di analizzare da diversi punti di vista, uso del suolo, reticolo di drenaggio, geomorfologia ed evoluzione del territorio nell'arco di circa un cinquantennio. Terminata la fase di fotoanalisi, si è proceduto con il rilevamento sul terreno; i rilevi hanno riguardato l'assetto geomorfologico, la rete di drenaggio e la regimazione idraulica, e i suoli.
E' stata quindi stimata l'entità dell'erosione per il bacino, sulla base dei dati fisici acquisiti e con l'impiego di modelli di simulazione (RUSLE 3D, LISEM e RUSLE2). I dati relativi alle elaborazioni cartografiche e ai rilievi di campagna, così come le proposte di gestione e le aree di intervento sono stati riportati in ambiente G.I.S., utilizzando come base cartografica le ortofoto Aima 1997.


Geologia

Dal punto di vista geologico il territorio del bacino risulta suddiviso in quattro parti:

  • nella zona a sud-ovest il substrato è costituito dai litotipi della Formazione di Monte Venere, un flysch calcareo-marnoso in strati da medi a molto spessi frequentemente smembrati e fratturati;
  • la zona centrale è costituita dalle Brecce Argillose di Poggio Cavaliera, formazione che contiene clasti di varie dimensioni provenienti dallo smembramento delle Formazioni di Monghidoro e Monte Venere;
  • a nord troviamo la Formazione di Monte Piano, qui rappresentata dal Membro delle Brecce di Monzuno, a prevalente componente arenacea;
  • nella parte orientale del bacino affiora la Formazione di Monghidoro, un flysch arenaceo-pelitico intensamente tettonizzato e a diverso grado di cementazione, variabile da buono a scarso, localmente caratterizzato da una facies decisamente grossolana.

Dal punto di vista del comportamento le formazioni sopra descritte possono essere accorpate in due classi litotecniche:

  • la prima, a prevalente composizione pelitica, è costituita dalla formazione di M. Venere, ed è caratterizzata dalla propensione a movimenti di tipo gravitativo riconducibili al grado di tettonizzazione e alla composizione prevalentemente pelitica della componente terrigena;
  • la seconda, a prevalente composizione arenitica, comprende il Membro delle Brecce di Monzuno, gli affioramenti delle Brecce poligeniche e del Flysch di Monghidoro, qui caratterizzati da prevalentemente componente arenacea.

I processi geomorfici che caratterizzano quest'ultima classe sono in prevalenza di tipo idrico incanalato; sono comunque presenti alcuni movimenti gravitativi localizzati in piccoli bacini in corrispondenza della zona di impluvio la cui origine è da ricollegare non tanto alle caratteristiche litotecniche della formazioni geologiche affioranti, quanto alla assenza e/o alla cattiva gestione della rete di drenaggio.


Uso del suolo

L'analisi dell'uso del suolo ha riguardato non solo la mappatura dei diversi usi del suolo, ma anche l'uso del suolo, inteso come pratiche e tecniche colturali e come queste si siano modificate nel tempo.
Il rilievo dell'uso del suolo è stato eseguito analizzando la ripresa aerea più recente disponibile, le ortofoto A.I.M A. del 1997.
Gli attuali usi del suolo risultano assai poco diversificati; si sono infatti riconosciuti quattro tipi di uso principali:

  1. territori urbanizzati, qui costituiti da parte del cento abitato di Monzuno, dagli impianti del centro sportivo e da alcuni nuclei residenziali esterni al centro abitato, per un totale di 21ha pari a circa il 13% della superficie del bacino;
  2. i territori forestati nei quali sono compresi le aree forestali e le aree residenziali, esterne all'abitato, che presentano una significativa copertura arborea, per un totale di 51 ha pari a circa il 31%;
  3. i territori agricoli che comprendono i seminativi annuali (cereali ) e i prati avvicendati, per un totale di 61 ha pari a circa il 37%;
  4. i territori incolti nei quali sono inclusi i prati stabili e gli ex coltivi, per un totale di 32 ha pari a circa il 19 %.

In generale, dal confronto con i precedenti periodi, si è notato come gli usi del suolo siano andati sempre più verso un minor grado di differenziazione; negli anni '50, ad esempio, è presente il seminativo arborato, impianto molto diffuso su tutto il territorio di collina e di pianura, caratterizzato da filari a frutteto o vigneto alternati a seminativi e a prati. Negli anni '70 il seminativo arborato scompare, aumentano i territori non coltivati e si rileva una espansione delle aree forestate; tra gli anni'70 e gli anni '90 questa tendenza continua, con una evidente e progressiva espansione delle aree incolte e delle aree forestate a scapito delle aree agricole.
Per quanto riguarda l'evoluzione nel tempo degli ordinamenti e delle pratiche colturali, si è fatto ricorso all'analisi delle riprese aeree eseguite nel 1954 dall'Istituto Geografico Militare, del volo a colori della Regione Emilia-Romagna del 1978 e delle ortofoto AIMA del 1997. L'esame comparato delle tre riprese aeree ha permesso di documentare le modificazioni subite dal paesaggio agricolo e dall'uso del suolo in un periodo così significativo per le profonde trasformazioni che hanno interessato il mondo agricolo. In questo periodo infatti, la progressiva introduzione della meccanizzazione nelle attività agricole, ha comportato profonde modificazioni nell'assetto dell'uso del suolo e nelle tecniche di lavorazione dei terreni.
Negli anni cinquanta le foto descrivono un territorio estremamente antropizzato, con un agricoltura capillarmente diffusa e differenziata, seminativi intercalati a seminativi arborati, unità colturali in genere piccole e aderenti alla morfologia dei terreni, delimitate da fossi, strade fosso, filari arborati. Negli anni settanta invece vediamo che il paesaggio agricolo ha già subito profonde trasformazioni, solo localmente, infatti, si conserva il pattern tipico delle tecniche di appoderamento degli anni 50, mentre è evidente il crescente abbandono dei terreni marginali. Negli anni 90 è scomparsa ogni evidenza degli antichi appoderamenti, al loro posto sono comparse unità monoculturali di grandi dimensioni ed è aumentata la superficie delle aree abbandonate.
In sintesi, risulta evidente come a partire dagli inizi degli anni 50, si sia verificato una progressiva diminuzione dei terreni coltivati, un aumento delle superfici forestate e una minore differenziazione degli usi.
Queste trasformazioni, associate alla necessità delle aziende agricole rimaste, di incrementare la produttività dei terreni, hanno progressivamente portato all'aumento delle dimensioni delle unità colturali e all'incremento della superficie agricola utile, causa principale della scomparsa della rete regimazione idraulico- agraria.
Conseguentemente tutto ciò ha portato a un sostanziale aumento del disordine idrogeologico e allo sviluppo di forme di dissesto di tipo idrico e gravitativo.


Caratterizzazione geomorfologica

Il rilevamento geomorfologico, eseguito attraverso l'esame di foto aeree, rilievi e controlli sul terreno, ha riguardato il rilevamento della rete di drenaggio naturale e antropica e l'analisi dei processi geomorfici in atto o potenziali.

Reticolo di drenaggio
Per quanto riguarda l'analisi della rete di drenaggio l'obiettivo primario è stato il rilievo dei sistemi di drenaggio in atto, la verifica del grado di efficienza e del loro stato di conservazione, nonché la individuazione degli interventi necessari al recupero della loro funzionalità.
Per il rilevamento della rete di regimazione idraulica si è fatto riferimento ai seguenti sistemi di drenaggio naturali e antropici, fondamentali per il contenimento dei processi erosivi nei territori agricoli e per il presidio di zone residenziali e infrastrutturali:

  • il sistema del reticolo di drenaggio primario o naturale, costituito da fossi naturali localizzati in corrispondenza di vallecole e impluvi, la cui origine è da ricondurre alla naturale azione erosiva delle acque di scorrimento superficiale;
  • il sistema del reticolo di regimazione idraulico - agraria permanente, costituito da una rete di canali artificiali permanenti posti a monte e a valle delle unità colturali o interni alle stesse, allo scopo di intercettare le acque di infiltrazione che si muovono internamente al suolo e/o provenienti dai territori posti a monte;
  • il sistema della rete di regimazione idraulico - agraria secondaria, costituito da una rete di drenaggio antropica, solchi acquai e fossi, tracciata all'interno dell'unità colturale, allo scopo di contrastare i processi erosivi causati dal ruscellamento superficiale;
  • la rete di regimazione idraulica infrastrutturale, costituita da cunette per la raccolta e lo scolo delle acque poste a presidio della viabilità pubblica e privata, della viabilità di servizio interna ai territori coltivati e nelle aree forestali; la verificadi questa rete è stata eseguita dal sottogruppo rilievo infrastrutture.

Dissesti in atto
Il rilievo geomorfologico dell'area, oltre ad aver confermato i movimenti gravitativi cartografati nella scheda N.43 - Monzuno, ha evidenziato alcune aree problematiche per quanto riguarda lo stato del dissesto.
Attraverso l'esame comparato dei dati geomorfologici, di uso del suolo e dei suoli si sono inoltre definite le destinazioni d'uso dei suoli; in particolare, nelle aree non forestali, sono stati distinti i territori idonei agli usi agricoli produttivi dai territori che, per limiti ambientali, è consigliabile destinare a usi di tipo conservativo.
Sono state inserite in questa seconda categoria, i territori interessati da gravi situazioni di dissesto, i versanti costituenti le testate degli imbriferi caratterizzati da pendenze superiori al 30% e da suoli in genere superficiali.


Caratterizzazione pedologica
Il rilevamento dei suoli del bacino del Rio Casazza ha avuto come obbiettivi principali la individuazione e descrizione dei principali tipi di suolo.
La fotointerpretazione (foto aeree alla scala 35.000: Ali Toscane 1985-86) e l'analisi della carta geologica regionale alla scala 1:50.000 hanno consentito in prima fase la individuazione delle principali unità suolo-paesaggio. L'attenzione si è concentrata sui suoli delle aree interessate da attività agricola, seminativi o prati avvicendati, sulle quali sono state effettuate una serie di osservazioni (18 trivellate) descritte e in parte campionate. Tali informazioni, hanno permesso la successiva scelta ragionata di 5 siti rappresentativi su cui effettuare, in una seconda fase di rilievi, lo scavo di profili di suolo che oltre a consentire la descrizione dei suoli secondo la Normativa tecnica regionale (RER 2002), la loro classificazione e campionamento, ha avuto lo scopo di valutarne la profondità, la disponibilità di ossigeno, in particolare le evidenze di ristagni idrici e la propensione all'erosione.
Una giornata è stata inoltre dedicata al dibattito sul campo1 in merito agli interventi di sistemazione idraulica agraria più opportuni per controllare i processi erosivi di due unità di gestione agricola tipiche del bacino.
In tale occasione si è convenuto che le sistemazioni idrauliche più compatibili con le attuali esigenze delle pratiche colturali sono quelle costituite dai solchi acquai. La realizzazione di una rete sufficientemente densa di solchi che si raccordino ad un canale collettore rappresenta la soluzione adeguata per contrastare l'erosione superficiale dei suoli e favorire il drenaggio degli stessi.
Le osservazioni speditive effettuate con trivella manuale, in prima fase, hanno consentito di valutare la variabilità dei suoli dell'area. Sono state individuate due unità di suoli principali (suoli "Madonnina delle Campagne" e suoli "Segadizzo"), che si differenziano significativamente per il diverso contenuto in argilla e in sabbia nel primo metro e mezzo di profondità, per il contenuto in carbonati totali negli orizzonti superficiali e per la disponibilità in ossigeno e presenza di condizioni di saturazione nei suoli negli orizzonti profondi.

Il rischio di erosione
Per l'analisi del rischio di erosione nella zona in questione sono stati utilizzati approcci diversi in modo da fornire strumenti utili per la gestione delle aree maggiormente a rischio.
Una prima visione di insieme del rischio di erosione di lungo periodo si è ottenuta con l'applicazione del modello RUSLE (Revised Universal Soil Loss Equation) all'intero bacino del torrente Casazza (figura 1). Questo modello semi-empirico fornisce una stima di lungo periodo della erosione totale media, espressa in tonnellate di suolo perso per ettaro e per anno, ed è basato sulla ben nota equazione universale di erosione del suolo di Wischmeier e Smith (1978).
Per simulare invece l'erosione causata da un singolo evento piovoso di una certa intensità e con un certo tempo di ritorno è stato utilizzato il modello LISEM. Si tratta in questo caso di un modello distribuito, fisicamente basato, che simula quello che avviene durante un evento di pioggia, stimando con una certo dettaglio il deflusso superficiale e l'erosione (e la sedimentazione) che questo, assieme all'impatto delle gocce, produce. Il modello è inoltre capace di simulare la presenza di una rete di drenaggio superficiale e quindi di valutare, anche se in modo qualitativo, l'efficacia di misure di regimazione delle acque di deflusso superficiale. Trattandosi di un modello complesso richiede un elevato numero di input che possono essere derivati, con un certo grado di approssimazione, dai dati ambientali esistenti.
Per approfondire le problematiche emerse su alcuni versanti da maggiore rischio di erosione è stato infine utilizzato il modello RUSLE2 che lavora alla scala di versante e che consente di analizzare più in dettaglio l'effetto sulla protezione del suolo di pratiche di gestione agricola alternative. Nelle simulazioni RUSLE e RUSLE 2, per il calcolo del fattore R (erosività delle piogge) sono stati considerati i dati orari registrati nel periodo 1993-2000 nella stazione meteorologica di Loiano.
Dai dati pedologici sono stati derivati i parametri necessari al funzionamento dei modelli, come l'erodibilità, la capacità di infiltrazione, le caratteristiche di ritenzione idrica, ecc.
I dati di uso del suolo sono stati utilizzati per derivare i parametri di copertura utilizzati dai modelli: il fattore C, per RUSLE 3D e RUSLE2, e diversi dati (rugosità, indice di copertura fogliare, percentuale di copertura, ecc.) per il modello LISEM. Ulteriori informazioni relative ai calendari colturali e alle pratiche agricole sono state fornite da tecnici regionali.
Il modello digitale, ottenuto dall'elaborazione della carta digitale delle curve di livello, è stato utilizzato per ricavati i dati di input necessari ai modelli, cioè la lunghezza, la pendenza e la forma dei versanti.
Le simulazioni effettuate con LISEM sono state utilizzate per descrivere l'idrologia di superficie del bacino, durante eventi di una certa entità e con tempi di ritorno conosciuti. La quantità di deflussi che si producono durante un evento è infatti un indice robusto del rischio di erosione e sedimentazione. Evidenziando dunque le aree dove i flussi si concentrano si possono ragionevolmente individuare le zone a maggior rischio erosivo.
Con opportuni accorgimenti si sono estratte le carte dei deflussi cumulati simulando un evento particolarmente erosivo, con il suolo nudo nelle zone sottoposte a seminativo, così da considerare una situazione di indubbia pericolosità. Si sono quindi evidenziate le zone di maggiore pericolosità dal punto di vista del rischio di innesco di fenomeni erosivi e rappresentative delle due unità suolo-paesaggio individuate (figura 2). In queste zone sono stati individuati dei transetti analizzati successivamente con il modello RUSLE2.
Il modello RUSLE2, sempre basato sull'equazione di Wischmeier, si differenzia rispetto a questa per una notevole articolazione dei parametri legati al fattore copertura del suolo e condizioni di superficie. Analogamente alla USLE, fornisce come risultato una stima media annua della perdita di suolo per erosione(a lungo periodo) lungo un versante. Sui transetti individuati sono state effettuate diverse simulazioni ipotizzando due tipi di uso principale: una monosuccessione di frumento ed una rotazione quadriennale medica-frumento, ipotizzando livelli di produzione unitari pari a quelli medi della zona. Per la medica, si sono inoltre ipotizzate due differenti gestioni agronomiche: la prima è quella corrente che prevede la lavorazione principale e le lavorazioni secondarie effettuate in autunno e la semina primaverile; la seconda, più protettiva, prevede che le lavorazione del terreno siano effettuate in prossimità della semina per ogni ordinamento colturale. Per ognuno degli ordinamenti colturali si sono effettuate due simulazioni: la prima in assenza di fossidiregimazione idraulica agraria permanente per l'intercettazione delle acque di deflusso superficiale; la seconda con i fossi di guardia, così come suggerito dall'Autorità di Bacino del fiume Reno. Sono state infine ipotizzate scoline, o fossi acquai, a distanze variabili e a diversa inclinazione rispetto alla linea di massima pendenza.
I risultati delle simulazioni sono stati utilizzati per suggerire interventi di gestione agronomica, integrando il piano di sistemazione organica dl bacino.


Carta degli interventi

Sulla base dei rilievi e delle analisi sono stati progettati gli interventi di sistemazione idrogeologica del bacino riportati sulla carta degli interventi (figura 3).
Questa è stata realizzata alla scala 1: 3.000 utilizzando come base le ortofoto AIMA del 1997 e la Carta Tecnica Regionale in scale 1: 5.000, questo ha permesso una puntuale identificazione dei luoghi e la localizzazione degli interventi.
In cartografia sono stati riportati il confine dell'area di indagine, coincidente con il limite del bacino del Rio Casazza, il reticolo idrografico esistente, la perimetrazione n° 43 - Monzuno del Piano Stralcio Assetto Idrogeologico nella quale è riporta la zonizzazione delle aree in dissesto, delle aree di possibile evoluzione del dissesto, delle aree di possibile influenza del dissesto e le aree da sottoporre a verifica, per le quali valgono le norme previste dal Titolo I , Rischio da Frana e Assetto dei Versanti del P.S.A.I.e infine le proposte di intervento, in termini di opere e di pratiche di gestione .
Gli interventi previsti si riferiscono a interventi di regimazione idraulica da realizzare a diversi livelli gerarchici:

  • a livello di bacino con la individuazione del " reticolo idrografico primario e naturale da ripristinare" da prevedere in corrispondenza di impluvi privi di un collettore idrico;
  • a livello di unità colturale con la progettazione di una "rete di regimazione idraulico-agraria permanente", che prevede la realizzazione di fossi di guardia e di valle, presidiati e non, a delimitazione delle unità colturali e a protezione di infrastrutture e insediamenti;
  • interna all'unità colturale con la definizione di una" rete di regimazione idraulico- agraria secondaria" le cui caratteristiche, pendenza, lunghezza, spaziatura dei solchi acquai, sono definite in relazione alle caratteristiche dei suoli e agli usi del suolo.

La carta degli interventi contiene inoltre la classificazione del territorio in funzione della destinazione d'uso dei terreni, definita sulla base dei limiti e delle attitudini dei suoli a sostenere usi agricoli produttivi e sulla base dell'assetto morfologico dei terreni.
Nel bacino, oltre ai territori a destinazione forestale sono state quindi individuati i territori da destinare a "usi agricoli produttivi" e le aree da destinare "usi conservativi".
Sono stati inoltre cartografati i movimenti franosi sui quali si ritiene prioritario intervenire con interventi di bonifica e sistemazione, mentre i manufatti da realizzare, a presidio delle condotte degli attraversamenti stradali,, sono stati riportati negli elaborati del Sottogruppo Infrastrutture.


Caratteristiche costruttive e analisi dei costi

La progettazione a livello preliminare degli interventi e la definizione delle caratteristiche costruttive delle opere di regimazione e degli interventi, ha permesso la stima del costo globale degli interventi necessari a migliorare l'assetto idrogeologico del bacino del Rio Casazza.

Copia del lavoro può essere richiesta a Marina Guermandi, Servizio Geologico Sismico e dei Suoli, viale Silvani 4/3, Bologna

 

 

Note

  1. Si ringraziano i professori Antonia Patruno e Luigi Cavazza, di DISTA Università di Bologna, per il significativo contributo dato in tale occasione.

 

 
 
 
 

    n. 1-3 anno 2004