Le briglie sono opere trasversali che hanno la funzione di consolidare l'alveo del corso d'acqua, ed in particolare di ridurre od eliminare l'erosione d'alveo ed il trasporto solido.
Classificazione dei Torrenti e Necessità di Sistemazioni d'Alveo
I torrenti possono essere classificati facendo riferimento al regime dominante di trasporto solido. Numerosi autori propongono la suddivisione dei torrenti in tre categorie: torrenti in erosione, torrenti in trasporto e torrenti in deposito.
Ricadono nella prima categoria i corsi d'acqua nei quali l'energia della corrente è superiore a quella necessaria per trasportare a valle il materiale solido eroso e proveniente da monte. Tipicamente si tratta di alvei a forte pendenza, ovvero dove la pendenza di fondo è superiore a quella critica. Essendo l'energia della corrente abbondante, questa provoca ulteriore erosione dell'alveo, aumentando quindi il trasporto solido fino a quando si verifica equilibrio fra l'energia della corrente e quella necessaria al trasporto. L'erosione d'alveo si verifica generalmente sul fondo e sulle sponde, con modalità determinate dalla geometria d'alveo e dalla geologia dei versanti.
I torrenti in trasporto sono quelli in cui sussiste in media equilibrio fra l'energia della corrente e quella necessaria per trasportare il materiale. I torrenti in deposito sono invece quelli in cui, mediamente, l'energia della corrente non è sufficiente a trasportare il proprio carico solido. Si verifica quindi deposito di materiale. Si verifica quindi un innalzamento del fondo ove il deposito si verifica. Questi fenomeni tipicamente si verificano nella zona di conoide.
La presenza di fenomeni di erosione o deposito è spesso motivo di preoccupazione, per il pericolo di innesco di movimento franosi a monte e il rischio indotto da innalzamenti di alveo a valle. Si presenta perciò frequentemente il problema di equilibrare le condizioni del torrente, mediante sistemazioni d'alveo e sistemazioni di versante. Le sistemazioni d'alveo sono generalmente opere localizzate, finalizzate a governare la velocità della corrente oppure ad aumentare la resistenza all'erosione dell'alveo, mentre le sistemazioni di versante sono interventi distribuiti.
Sistemazione dell'Alveo tramite Briglie
La sistemazione mediante briglie è quindi finalizzata alla riduzione della pendenza d'alveo. La riduzione della velocità della corrente è indotta mediante la riduzione della pendenza d'alveo, realizzando la cosiddetta sistemazione a gradinata, che può essere ottenuta mediante la posa in opera di briglie oppure soglie. L'aumento della resistenza all'erosione può essere ottenuto rivestendo l'alveo e le sponde con materiale di caratteristiche opportune.
Per risolvere situazioni di eccessivo deposito, si può operare con interventi finalizzati a ridurre il trasporto solido della corrente, oppure ad aumentarne la capacità di trasporto. Fra i primi interventi possiamo includere la posa in opera di opere a monte per il contenimento dell'erosione, così come interventi di sistemazione di versante che non trattiamo in questa sede; fra i secondi interventi possiamo annoverare la sistemazione a cunetta dell'alveo, mediante rivestimento delle sponde e del fondo.
Si ottiene così un incremento della velocità della corrente e quindi della capacità di trasporto, e allo stesso tempo la protezione dell'alveo e delle sponde dall'erosione che si potrebbe manifestare in presenza di velocità elevate, oppure in presenza di fenomeni di turbolenza localizzata. Occorre però tenere presente che l'aumento della velocità della corrente, se esteso a tratti d'alveo di notevole estensione, diminuisce il tempo di corrivazione inducendo quindi un aumento della portata di piena.
Pendenza di Correzione e Posizionamento delle Briglie
La pendenza di correzione dell'alveo, ovvero la pendenza che si instaura fra le briglie, deve essere tale da evitare fenomeni di erosione e deve essere quindi determinata imponendo l'equilibrio nel lungo periodo fra erosione e deposito. A questo fine, occorre valutare il carico solido della corrente in arrivo da monte, mediante analisi della configurazione d'alveo e dei versanti, ed imporre equilibrio fra detto carico solido e la capacità di trasporto della corrente, valutata con formule appropriate.
La determinazione della pendenza di correzione è operazione delicata, per l'incertezza insita nelle valutazioni di cui sopra, che è ovviamente variabile nel tempo in funzione del regime della corrente stessa. Un limite inferiore alla pendenza di correzione è ottenuto imponendo che il materiale di fondo alveo sia stabile, in accordo alla valutazione ottenuta dall'abaco di Shields. La letteratura suggerisce numerose formule empiriche per il calcolo della pendenza di correzione, quali la Formula di Thiéry, la Formula di Valentini, la Formula di Lelli.
E' importante e necessario considerare le conseguenza di una progettazione imprecisa. Se la pendenza di correzione è troppo bassa, si verificherà il deposito di materiale fra le briglie, come in precedenza evidenziato. Il deposito sarà prevalente subito a valle delle briglie, ove la corrente è molto carica di materiale, e successivamente sarà meno significativo, essendosi parte del materiale trasportato già depositato. L'accumulo di materiale nella prima parte di alveo a valle delle briglie provocherà un aumento di pendenza dell'alveo, fino allo stabilirsi della pendenza che assicura condizioni di equilibrio.
In taluni casi si è osservato il riempimento dell'alveo a valle delle briglie fino a raggiungere la sommità delle briglie stesse, fenomeno che ha provocato quindi il ristabilimento della pendenza originaria a quota più alta, al punto tale che le briglie stesse non erano più visibili. Se la pendenza di correzione è troppo alta, si verificherà invece erosione del tratto di alveo subito a valle delle briglie, quale conseguenza della naturale tendenza della corrente a indurre una pendenza d'alveo più ridotta, circostanza che può provocare la rovina delle briglie.
Il posizionamento delle briglie in direzione longitudinale è fissato in dipendenza della pendenza di correzione. Questa può essere raggiunta posando in opera numerose briglie di altezza contenuta e posto a distanza più ravvicinata, oppure un numero minore di briglie di maggiore altezza e poste a maggiore distanza.
E' opportuno assicurare fra le briglie, se possibile, una distanza sufficiente ad instaurare condizioni di moto uniforme, ovvero una distanza dell'ordine dei 100-200 metri. D'altro canto, è bene evitare opere di altezza eccessiva, che possono essere più vulnerabili ed inducono turbolenze significative a valle. In nessun caso la briglia deve avere altezza superiore a 15 metri ed indurre un invaso, anche temporaneo, a monte superiore a 1.000.000 di m3, onde evitare di generare situazioni pericolose a valle in caso di collasso. In genere, si tende a non superare l'altezza fuori terra di 5-7 metri.
Materiali da Costruzione
Una prima importante decisione da prendere è la selezione del materiale da costruzione più indicato in relazione all'obiettivo della sistemazione. Le briglie possono essere realizzate in materiale naturale oppure in calcestruzzo. Fra i materiali naturali sono solitamente utilizzati la terra, la pietra ed il legname, anche combinati fra loro, con l'ausilio o meno di gabbioni.
Briglie in Legno
Il legno è un materiale da costruzione che può essere proficuamente indicato per la realizzazione di briglie. Esistono esempi di briglie in legname che sono tuttora efficienti dopo più di 50 anni. Il legno può essere combinato con pietra naturale o con terra. La scelta della tipologia di legno è da effettuarsi tenendo conto innanzitutto delle condizioni prevalenti di funzionamento in termini di alternanza asciutto-bagnato.
Quando l'opera è prevalentemente bagnata occorre scegliere essenze resistenti ai parassiti fungini, quali ad esempio larice, castagno, quercia e robinia. In condizioni prevalentemente asciutte occorre invece scegliere essenze resistenti all'azione degli insetti. Possono essere ancora indicati il larice, il castagno e la quercia, ed anche alcune conifere.
Briglie in Legname e Pietrame
Le briglie in legname e pietrame sono adottate per ottenere maggiore resistenza del manufatto nei confronti di sollecitazioni meccaniche. Si ottengono realizzando dei cassoni collegando fra loro elementi lignei verticali, trasversali e longitudinali, che vengono successivamente riempiti con pietrame. Gli elementi metallici di collegamento, se utilizzati, devono essere protetti dall'azione di martellamento del materiale solido trasportato dalla corrente.
Briglie in Pietrame
Sono realizzate utilizzando materiale di grande pezzatura, disposto trasversalmente al corso d'acqua, collocato anche n file sovrapposte. La forma è sagomata in modo da originare la gaveta nella zona centrale. Sono progettate quali manufatti a gravità, verificandoli anche allo scorrimento fra eventuale file sovrapposte. I massi di grande pezzatura sono talvolta collegati fra loro per aumentare la stabilità.
Briglie in Gabbioni
Si tratta di una tipologia costruttiva interessante per il costo ridotto e l'ottimo inserimento ambientale. I gabbioni hanno forma parallelepipeda di dimensioni con lati variabili da 0.5 a 2 metri circa. Sono realizzati con rete metallica a maglia esagonale a doppia torsione, ottenuta impiegando filo di acciaio zincato. I produttori solitamente forniscono indicazioni sulla proprietà di resistenza meccanica.
Briglie in Calcestruzzo
Le briglie di calcestruzzo sono una soluzione frequentemente adottata in ragione della loro flessibilità di utilizzo e ridotto costo. Sono spesso rivestite in pietra naturale, per migliorarne l'inserimento ambientale ed anche per proteggere il calcestruzzo dall'erosione, alla quale risulta piuttosto vulnerabile.
Componenti Strutturali e Stabilità
La briglia è dotata di ammorsamenti laterali, ovvero un prolungamento delle ali dentro le sponde dell'alveo, e di una fondazione atta a distribuire il peso della briglia sul terreno e ad evitare la filtrazione dell'acqua sotto il corpo del manufatto, che potrebbe indurre sifonamento.
La parte centrale della briglia, ovvero la gaveta, ha sommità ribassata rispetto alle due parti laterali dette ali, onde contenere la vena principale della corrente al centro dell'alveo. La gaveta viene dimensionata per contenere al proprio interno, senza raggiungere il piede delle ali, la portata al colmo con tempo di ritorno pari a 50-100 anni. Il valore del tempo di ritorno è da stimarsi valutando le conseguenze di un'eventuale superamento della portata di progetto.
Le ali sono inclinate con pendenza pari al 10%, con altezza decrescente verso la gaveta. Per progettare la geometria della gaveta, un prima suggerimento empirico è quello di non eccedere metà della larghezza dell'alveo con l'ingombro della gaveta, ali comprese. Una gaveta di dimensioni ridotte presenta il vantaggio di mantenere la corrente ad adeguata distanza dalle sponde, mentre presenta il potenziale svantaggio di provocare un carico idraulico alto sulla soglia e quindi una maggiore turbolenza nel punto di caduta. L'altezza della gaveta non condiziona la quota dell'alveo a monte, che rimane fissata alla quota della soglia della gaveta, ma condiziona ovviamente l'altezza del pelo libero a monte ed il carico energetico specifico della corrente.
Le verifiche di stabilità del corpo briglia sono finalizzate ad accertare la stabilità del manufatto nel suo complesso. A questo fine è necessario individuare il complesso delle azioni che insistono sul manufatto stesso, a monte ed a valle, nelle diverse condizioni di esercizio.
La verifica a scorrimento è effettuata verificando che la somma delle forze orizzontali che agiscono sul corpo briglia sia inferiore al prodotto della somma delle forze verticali per il coefficiente di attrito fra manufatto e terreno di fondazione. La verifica a schiacciamento dovrà essere effettuata calcolando la pressione esercitata dalla fondazione del manufatto sul terreno di imposta della fondazione stessa. La verifica a ribaltamento dovrà considerare quale asse di rotazione il segmento di contatto fra base della fondazione e terreno a valle.
Tipologie di Briglie
- Briglie di trattenuta
- Briglie selettive a fessura
- Briglie selettive a finestra
- Briglie selettive a griglia (orizzontale, verticale o a reticolato)
Le briglie di trattenuta e selettive hanno la funzione di modulare il trasporto solido durante eventi di piena, svolgendo, nella tipologia selettiva, la funzione di arresto "selettivo" del materiale di dimensioni maggiori, compresi materiali flottanti di varia natura (ceppaie ed interi alberi), lasciando viceversa passare quelli più fini. Con l'introduzione di tali opere si può ridurre il rischio di esondazioni nei tratti di valle dovuto sia ad eventuali sovralluvionamenti (causati da squilibri tra capacità di trasporto e portata solida), sia a possibili ostruzioni delle sezioni fluviali più strette (es. luci dei ponti).
Briglia a Fessura
La briglia a fessura presenta, generalmente nella parte centrale, un'apertura verticale, relativamente stretta, che si estende dal basamento della briglia fino alla soglia della gaveta. Il suo funzionamento selettivo è associato alla presenza del rigurgito e alla conseguente riduzione di velocità che provoca il deposito del materiale a monte della fessura.
Briglia a Finestra
La briglia a finestra possiede nelle parte centrale una o più aperture di varia forma (rettangolare, quadrata, circolare) a contorno chiuso, che non interessano cioè tutta l'altezza della briglia. Il funzionamento selettivo è analogo a quello della briglia a finestra, con l'aggiunta di una componente meccanica, data dall'interferenza tra le dimensioni delle aperture e le dimensioni del materiale solido trasportato.
Briglia a Griglia
La briglia a griglia trattiene il materiale mediante l'azione di "filtro" esercitata dalle griglie a presidio dell'apertura. Questa ultima è estesa a tutta la larghezza della briglia, in modo tale da non provocare alcuna contrazione della sezione del corso fluviale e di aumentare il più possibile la superficie di trattenuta.
Le briglie a griglia possono essere ulteriormente suddivise in funzione della disposizione degli elementi filtranti costituenti la griglia, che può essere orizzontale, verticale o a reticolato.
TAG: #Idraulica