Il legame tra l’acqua, indispensabile per la vita, e l’uomo è sempre stato molto complesso, soprattutto nelle epoche passate. Agli albori della civiltà, l’uomo è sempre stato dipendente dalle acque, dalla loro disponibilità, a volte insufficiente a volte eccessiva, senza mai poterle controllare. Gli uomini primitivi non sapevano coltivare, si procuravano il cibo e l’acqua limitandosi a consumare le risorse naturali che trovavano.
La prima fase è l’intervallo compreso tra l’origine dell’uomo preistorico e la nascita delle prime civiltà, un periodo lunghissimo, circa un milione di anni, nel quale l’uomo è sempre stato dipendente dalle acque, dalla loro disponibilità, a volte insufficiente a volte eccessiva, senza mai poterle controllare.
Le Prime Manifestazioni dell'Idraulica
Nell’antico Messico, alcune migliaia di anni or sono, vennero realizzate importanti canalizzazioni e pozzi per la gestione e l’approvvigionamento delle acque. Risalgono al XVII secolo a.C. pozzi realizzati nei territori dell’antico Egitto e in Cina. In Egitto, alcuni pozzi erano adibiti a “nilometri”, con i quali si poteva controllare l’innalzamento della falda del Nilo e prevedere così l’allagamento dei territori a valle. Ci sono evidenze di imponenti canalizzazioni costruite dai Sumeri in Mesopotamia ad uso irriguo.
A partire dal V millennio a. C. nel periodo del Neolitico vi furono delle comunità di cacciatori, raccoglitori semi-nomadi e pescatori che avevano creato delle vere e proprie opere idrauliche che servivano per contenere in qualche modo il flusso proveniente dalle acque dei fiumi e per garantire lo sviluppo dell’attività agricola e anche per affermare il passaggio dall’essere nomadi alla sedentarietà. L’economia idraulica ha delle particolarità come quelle di utilizzare come aree ideali per la produzione soprattutto i bacini artificiali, i canali e gli argini. Per cercare di preservare il terreno si iniziò a pensare di sottoporlo per una parte dell’anno alla semina e per l’altra parte dell’anno al riposo a maggese.
L'Eredità Romana
La scienza idraulica trovò però massima espressione all’epoca romana. Nel campo delle acque i romani impiegarono i migliori architetti e ingegneri della storia per realizzare imponenti acquedotti, lunghi anche decine di chilometri, per trasportare presso i centri abitati le acque provenienti da sorgenti lontane. La scelta di un’acqua da destinare alla distribuzione pubblica avveniva con criteri del tutto empirici. I laboratori di analisi ovviamente non esistevano, così per l’idoneità all’approvvigionamento venivano considerati alcuni parametri quali la provenienza delle sorgenti, la trasparenza, il sapore e la temperatura dell’acqua. Veniva considerato anche lo stato di salute delle popolazioni che vivevano in prossimità delle sorgenti.
L’approvvigionamento di Roma era garantito da 11 acquedotti, complessivamente lunghi circa 500 km, che assicuravano alla città una quantità di acqua unica nella storia dell’uomo e eguagliata solo ai giorni nostri. Ogni giorno venivano erogati 500.000 mc di acqua, che per una popolazione di circa un milione di abitanti corrispondono a 500 litri pro capite, un volume enorme per gran parte destinato all’alimentazione delle fontane pubbliche e delle terme.
Tra le opere che meglio rivelano la tecnica idraulica dei Romani si citano: la celebre Tagliata Etrusca (in realtà opera d’ingegneria romana del periodo repubblicano), emissario del Lago di Burano, facente parte degli impianti di bonifica di Cosa; lo sbarramento di Subiaco (alto 40 m e spesso 14 m, crollato nel 1305); lo sbarramento di Leptis, ad ali ricurve; la Cloaca Massima a Roma; lo scavo del Rio Martino, emissario delle Paludi Pontine; lo scavo della Fossa Tiberiana, che portava nel Nera le acque della piana reatina; la galleria che attraversa il colle Montefurado, in Spagna, lunga 400 m, per sviare il fiume Sil; la galleria che serve da emissario del Lago di Albano, costruita al tempo della presa di Veio; l’ardita galleria dell’emissario del Lago del Fucino, lunga 5642 m e con sezione di 5 m2.
Il Medioevo e la Rinascita
L’epoca medioevale segnò la morte delle grandi opere idrauliche romane. Una buona parte degli impianti di distribuzione dell’acqua venne messa fuori uso, a volte anche intenzionalmente per motivi strategici, e le grandi terme abbandonate e depredate di tutti i loro beni.
Si deve ricordare anche l’opera di Leonardo da Vinci, che in molti manoscritti trattò varie questioni di idraulica, fissando concetti che solo qualche secolo dopo dovevano essere ripresi e affermati.
Il Valdarno Inferiore: Un Esempio di Economia Legata all'Acqua
Il Valdarno Inferiore è un territorio la cui economia è stata per secoli legata all’acqua. Lo sfruttamento del corso dell’Arno come via di comunicazione privilegiata e la pesca nel padule di Fucecchio costituirono fonti di approvvigionamento e di ricchezza per i centri che sin dall’età medievale popolarono questo territorio.
Conquistato dai Fiorentini nel 1406, il castello di Vicopisano rappresentava un importante punto strategico-militare, essendo situato vicino al corso dell'Arno che, fino alla metà del secolo XVI, cioè fino agli interventi idraulici voluti da Cosimo I e Francesco I de' Medici, passava fra Calcinaia e Bientina. La rocca veniva quindi a trovarsi al confine tra Pisa e Lucca, rivestendo così un'importanza decisiva al fine del controllo delle vie commerciali fluviali.
Il modello tecnico elaborato dal Brunelleschi nel 1435 non si discostò dai modelli militari del tempo, richiamandosi sostanzialmente agli elementi della tecnica militare medievale. La Rocca era costituita da un mastio posto nel punto più alto dell'abitato da cui partiva un muro di collegamento alla Torre dei Selvatici. Il tutto era circondato da un'imponente cinta muraria interamente percorribile, inframmezzata da torri quadrate e semicircolari. Persa e nuovamente riconquistata da Firenze, la Rocca fu prima abbandonata e poi acquistata da privati.
L’economia del paese fu per secoli legata all’adiacente lago di Bientina, un tempo il più grande lago della Toscana. Nel 1852 il Granduca Leopoldo II di Lorena approvava il progetto di Alessandro Manetti per il prosciugamento del lago di Bientina, che prevedeva la deviazione del Canale Imperiale costruito poco meno di un secolo prima su progetto di Leonardo Ximenes. La prima pietra di questa straordinaria opera di ingegneria idraulica fu posata il 16 settembre 1854. Il Granduca fu talmente colpito dall'imponenza del lavoro, terminato nel 1859, che ne descrisse le varie fasi costruttive nel suo Governo di Famiglia.
Fra Bientina e Altopascio il visitatore può vedere quanto resta dell’antico specchio d’acqua che, sin dalla metà del XVIII secolo fu oggetto di sistematici interventi. La testimonianza più significativa di questa fase di lavori è costituita dalle Cateratte di Ximenes, erette nel 1757 in località Riparotto alla periferia di Vicopisano, vicino alla SP2. Le due fabbriche di cinque cateratte furono costruite, su progetto di Leonardo Ximenes, in occasione del suo intervento di bonifica del Lago di Bientina, iniziato a partire dal 1757. Le cateratte avevano la funzione di regolare lo sfocio nel fiume Arno delle acque del lago di Bientina mediante il canale della Serezza Vecchia e, in particolare, del Canale Imperiale, aperto dallo stesso Ximenes.
Il progetto di un acquedotto in grado di rifornire la città di Pisa della benefica acqua dei Monti Pisani fu voluto da Cosimo I de' Medici. Iniziato nel 1592 su disegno dell'architetto Raffaello di Zanobi di Pagno, a cui successe il senese Andrea Sandrini, comprendeva più di 900 archi e si snodava su un percorso di 6 chilometri.
I Bagni di San Giuliano, già noti agli Etruschi e ai Romani, furono ristrutturati nel corso del Medioevo. Agli inizi del Quattrocento, Ugolino da Montecatini raccomandava queste acque per la cura di varie patologie. Il rilancio settecentesco del termalismo fu accompagnato da una serie di studi scientifici sulle acque minerali. Uno dei più significativi era proprio legato a quelle di San Giuliano; infatti, nel 1750, il medico Antonio Cocchi pubblicava a Firenze un trattato (Dei Bagni di Pisa), nel quale le acque erano analizzate dal punto di vista chimico e in relazione agli scopi terapeutici. Come ricorda una lapide del 1908 collocata presso le terme, lo scienziato Giuseppe Orosi, direttore della Scuola di Farmacia di Pisa dal 1865-66 al 1875-76, iniziò qui le prime ricerche chimiche.
Sviluppo dell'Idraulica Moderna
Nel 16° sec. le leggi dell’idrostatica furono precisate dal fiammingo Simon Stevin, seguito da G. Galilei e da B. Pascal. Tra la fine del 16° sec. e il principio del 18° molti studiosi si occuparono di idraulica: tra gli italiani E. Torricelli indicava, nel 1644, la legge di dipendenza tra il carico e la velocità di efflusso dell’acqua da una luce, B. Castelli (1577-1643) e G.D. Guglielmini (1655-1710) ponevano le basi dell’i. fluviale. Fuori d’Italia D. Bernoulli enunciava nel 1726 il teorema che porta il suo nome.
Gli studi teorici di idrodinamica incominciano con l’opera di Eulero, che espose le tre equazioni del moto e l’equazione di continuità (1775), e sulla via segnata da lui e da L. Lagrange ha proceduto tutta una schiera di scienziati: G. Green, G.G. Stokes, H.L.F. Helmholtz, J.-H. Poincaré, L.-M.-H. Navier, E. Beltrami. Parallelamente, numerosi ricercatori si muovevano per via essenzialmente sperimentale: J.-C. Borda, J.-L.-M. Poiseuille, H.-Ph.-G. Darcy, H.-E. Bazin, W. Froude, O. Reynolds, G. Bidone, W. Kutter, A. Tadini, e altri, via via sino ai nostri giorni.
La Potabilizzazione e la Disinfezione delle Acque
Per le prime importanti applicazioni nel settore della potabilizzazione si dovette arrivare gli inizi del XX secolo. In quegli anni gli studi di microbiologia di Pasteur (ci beviamo il 90% delle nostre malattie) permisero di avvalorare le teorie secondo le quali ci poteva essere una correlazione tra il livello igienico di un’acqua e il proliferare di alcune malattie.
Fu durante l’epidemia di colera di Londra del 1854 che il medico inglese John Snow, studiando l’origine e le modalità di diffusione della malattia, capì che la stessa veniva veicolata dall’acqua. Nasce la microbiologia e con essa l’uso di agenti chimici destinati alla disinfezione. Gli acquedotti, che sino a quel momento distribuivano le acque tal quali, o al più filtrate, iniziarono a dotarsi anche di sistemi di disinfezione.
La disinfezione delle acque, per le conseguenze benefiche che ha portato al livello di salute della popolazione mondiale, è sicuramente una delle più grandi conquiste dell’umanità. Al superamento del problema delle epidemie (realtà però ancora assai diffusa nei paesi del terzo mondo) è seguita la presa di coscienza di alcuni effetti collaterali legati ai processi di disinfezione, ovvero la formazione in acqua di una serie di sostanze indesiderabili, chiamate sottoprodotti, di cui, purtroppo, nessun trattamento chimico è esente.
La Diga di Assuan: Un'Opera Ingegneristica del Novecento
La diga di Assuan, situata sul Nilo, è una delle opere ingegneristiche più importanti del Novecento. È stata costruita tra il 1960 e il 1970 per iniziativa del presidente egiziano Gamal Abdel Nasser. La compagnia contraente era la Arab Contractors e il contratto per la costruzione dell'opera fu firmato dal suo fondatore, Osman Ahmed Osman. Alta 111 metri e lunga quasi 3830 metri, la diga di Assuan ha creato un grande lago artificiale, il Lago Nasser, e ha consentito di regolare le piene del Nilo, di estendere la superficie coltivabile dell’Egitto e di produrre grandi quantità di energia elettrica. La costruzione dell’opera, però, creò seri contrasti diplomatici e indirettamente fu la causa della Guerra di Suez del 1956.
La Diga di Assuan è situata sul tratto del Nilo che scorre in Alto Egitto (la parte meridionale del Paese), a circa 250 km dal confine con il Sudan e a 10 km dalla città di Assuan. È una diga a gravità (cioè una barriera dritta, che contiene la spinta dell’acqua grazie al proprio peso), costruita con terra e rocce, alta 111 metri e lunga 3830 metri. La larghezza è di 980 metri alla base e di 40 alla sommità, per un volume complessivo di circa 10,3 milioni di metri cubi. Le chiuse per far defluire l’acqua hanno una portata massima di 11.000 metri cubi al secondo.
Per la produzione di energia idroelettrica, presso la struttura furono installate dodici turbine della potenza di 175 megawatt ciascuna. Restò in funzione, inoltre, la vecchia diga, adibita al controllo delle acque di deflusso.
La diga produsse immediatamente benefici economici. La superficie coltivabile egiziana aumentò di 840.000 ettari, circa un terzo in più di quella preesistente, e la disponibilità di energia crebbe enormemente, permettendo di portare l’elettricità in paesi e villaggi che fino a quel momento ne erano stati sprovvisti. La diga, inoltre, consentì di regolare le piene del Nilo, riducendo l’impatto delle inondazioni, e rese più agevole la navigazione sul fiume, che si è rivelata molto utile sul piano commerciale e turistico.
Altri problemi riguardavano l’archeologia, perché nell’area occupata dal lago sorgevano importanti siti di epoca faraonica, tra i quali il celebre tempio di Abu Simbel. Per evitare che finissero sommersi, l’Unesco coordinò una vasta operazione internazionale per smontarli e ricostruirli in altri luoghi.
Tabella: Confronto tra la vecchia e la nuova Diga di Assuan
| Caratteristica | Vecchia Diga di Assuan | Nuova Diga di Assuan |
|---|---|---|
| Tipo | Diga a gradoni | Diga a gravità |
| Materiali | Pietra | Terra e Roccia |
| Altezza | 53 m | 111 m |
| Lunghezza | 1950 m | 3830 m |
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