UTILITA’ DELLA VEGETAZIONE FORESTALE CONTRO IL DISSESTO IDROGEOLOGICO

 

Tratto da: A. Salsotto – M. Dana
Dissesti, Torrenti e Boschi
Regione Piemonte – Assessorato Agricoltura e Foreste - II Edizione 1980

 



 Una larga massa di dati sperimentali provenienti da ogni parte del mondo dimostra al di la’ di ogni ragionevole dubbio il ruolo svolto dalla vegetazione forestale nella protezione del suolo dall’erosione. Riportiamo due esempi: una ricerca compiuta nel bacino del Mississipi (Stati Uniti d’America) ha accertato che la quantita’ di terra asportata ogni anno dall’erosione ammontava a 163 chilogrammi per ettaro di sostanza secca in campi abbandonati, a 114 kg/ha in boschi radi di latifoglie, ed a soli 36 kg/ha in terreni rimboschiti 23-32 anni prima con piantagione di conifere (Pinus taeda).
Una stima basata su dati rilevati comparativamente nelle regioni sud-orientali degli Stati Uniti d’America ha’ portato a concludere che uno strato di suolo limo-argilloso dello spessore di 18 centimetri e della pendenza del 10’/o viene compleltamente asportato, per erosione, nei seguenti periodi di tempo:

Sia pure con margini abbastanza ampi di oscillazione nei valori assoluti e relativi, dovuti alla diversita’ degli ambienti topografici e climatici presi in esame, alle differenti composizioni floristiche dei popolamenti considerati, alle variazioni nelle metodologie d’indagine, le osservazioni compiute confermano generalmente che la migliore protezione del suolo e’ svolta dalla foresta mista disetanea, in buone condizioni vegetative e con densita’ e struttura normali.

Assai buona, anche se decisamente inferiore, I’efficacia protettiva della prateria naturale. L’effetto antierosivo decresce rapidamente quando si tratti di boschi e pascoli degradati, talvolta da cause naturali, piu’ spesso da un’utilizzazione silvana e pastorale primitiva e predatoria.

L’azione antierosiva della foresta non e’ tanto svolta dall’intrico delle radici che imbrigliano e trattengono le particelle del suolo, come comunemente si crede, quanto dall’azione combinata di un insieme di altri fattori i cui effetti non sono sempre esattamente separabili.

E’ l ’acqua il principale agente dell’erosione. Ed e’ ancora l’acqua il componente fondamentale di ogni organismo vivente ed alla base di ogni attivita’ biologica.

La biocenosi foresta ha "interesse" a difendere I’acqua come a proteggere il suolo; e la difende trattenendone la quantita’ necessaria alle sue funzioni vitali, regolando quindi il deflusso delle eccedenze in modo graduale, onde non si manifestino eccessive asportazioni di materiali dal terreno.

La protezione diretta si manifesta principalmente nella parte aerea, dove il soprassuolo forestale agisce anzitutto intercettando una frazione delle precipitazioni meteoriche e favorendone il ritorno in atmosfera, sotto forma di vapore, per mezzo della grande superficie evaporante della massa fogliare.
Ma, soprattutto, i diversi strati che compongono il bosco (strato arboreo, arbustivo, erbaceo e, talora, muscinale) dissipano gran parte della forza viva delle gocce di pioggia, per cui l’urto sul terreno, ulteriormente smorzato dalla lettiera, risulta assai attenuato.

La forza battente della pioggia e’ responsabile di una forma di erosione chiamata splash erosion nella letteratura di lingua inglese e da noi definita erosione per saltazione, e che consiste in una mobilizzazione delle particelle terrose con spostamento preferenziale verso valle.

L’urto sul suolo produce inoltre una compattazione meccanica del terreno ed una migrazione delle particelle piu minute che, se mobilizzate, tendono ad essere trasportate verso le piccole cavita’ superficiali e ad ostruirle; dalle due cause deriva una minor permeabilta’ del suolo e quindi aumento del deflusso in superficie.

L’acqua pervenuta sul terreno e non trattenuta da questo, forma inizialmente una sottile pellicola che scola per gravita’ lungo le pendici e in particolari condizioni puo’ dar luogo all’erosione laminare (sheet erosion); si concentra poi nelle piccole rugosita’, la cui unione forma incisioni sempre piu’ importanti le quali, a loro volta, si versano nella rete idrografica propriamente detta del bacino.

II movimento delle acque riunite in insolcazioni produce I’erosione per ruscellamento (rill erosion).
Ai movimenti dell’acqua sul terreno, la vegetazione e la lettiera oppongono una serie di ostacoli che rallentano la velocita’ di avanzamento per effetto del ben piu elevato "coefficente di scabrezza" e dell’aumento del "contorno bagnato" che si riscontrano rispetto ad una superficie nuda, ed anche per la tortuosita’ del percorso che l’acqua su un terreno densamente popolato di vegetali e costretta a compiere, smorzando ad ogni urto la sua energia di movimento.
Risulta inoltre contrastata la tendenza alla concentrazione di masse d’acqua nella microrete idrografica.
E’ stato accertato che mediamente la velocita" di scorrimento su un terreno coperto di vegetazione e appena 1/4 di quella che si manifesta allo scoperto.

Poiche’, come tutte le forze di carattere dinamico, l’energia erosiva dell’acqua varia secondo il quadrato della velocita’, ne deriva che alla diminuzione della velocita ad 1/4 corrisponde una riduzione dell’energia ad 1/16 d’intensita.
Ancora piu’significativa la diminuzione della capacita’ di trasporto, che variando con la sesta potenza della velocita’, diventa addirittura 4096 volte inferiore.
La protezione indiretta e l’effetto regimante si manifestano in massimo grado sotto la superficie e sono svolti dal suolo forestale, profondamente diverso per caratteristiche fisiche e biologiche dai suoli soggetti a periodiche lavorazioni ed anche, in minor misura, dai suoli ricoperti da vegetazione erbacea permanente.

II bosco e il torrente

L’acqua che sfugge all’evaporazione, all’adesione superficiale (l’acqua di adesione e l’acqua che "bagna" le superfici di foglie, rami, pietre ecc.), all’accumulo nelle depressioni del terreno, all’infiltrazione nel suolo, e scorre sul pendio dei versanti, e’ la principale responsabile non solo dei fenomeni di erosione diffusa, ma anche delle piene dei corsi d’acqua.

I corsi d’acqua montani possono classificarsi di norma come torrenti, intendendoli percio caratterizzati da una estrema variabilita’ del regime idraulico, con deflussi molto modesti o nulli per lunghi periodi (torrente trova radice nel latino torrere = disseccare) e da piene improvvise e rapidamente decrescenti.
II torrente tipico e prevalentemente alimentato dalle precipitazioni meteoriche, mentre hanno importanza secondaria le acque sorgive, cosi’ che la sua portata e strettamente dipendente dalle vicende climatiche del momento: si fa copiosa nei periodi piovosi (e durante la fusione delle nevi), tende ad esaurirsi nei tempi siccitosi.

Le piene si producono in occasione di piogge intense (1) anche se di durata relativamente breve, per la rapida concentrazione nell’alveo di masse d’acqua cadute sul bacino.

L’onda di piena, una volta diminuita l’intensita’ della pioggia, decresce velocemente ed il torrente ritorna in breve tempo nelle condizioni di portata che hanno preceduto il fenomeno critico.

Quando piove con una certa intensita’, la portata del torrente va aumentando col successivo arrivo degli apporti d’acqua provenienti da zone del bacino sempre piu’ lontane, fino a quando tutto il bacino contribuisce contemporaneamente al deflusso dell’alveo.

Viene chiamato tempo di corrivazione l’intervallo di tempo che intercorre tra I’inizio della pioggia e l’istante in cui perviene, nella sezione d’alveo che consideriamo, la particella d’acqua caduta nella localita’ idraulicamente piu lontana del bacino. A parita’ d’intensita’ e di altre condizioni, e la precipitazione della durata del tempo di corrivazione a provocare la massima portata nel corso d’acqua; se superato il tempo di corrivazione, la pioggia continua a cadere, con la stessa intensita’, la portata si mantiene costante sul valore massimo per cominciare a decrescere non appena la pioggia cessa o comunque si riduce d’intensita’.

Se per contro la durata della precipitazione e’ inferiore al tempo di corrivazione, l ’acqua proveniente dalle zone piu’ lontane del bacino raggiunge I’alveo quando gia’ ha avuto inizio la fase decrescente, giacche’ le aree piu’ vicine hanno gia’ cessato di dare il loro contributo. Sono le acque che scorrono sulla superficie dei versanti a provocare le piene, a causa della rapidita’ della loro concentrazione nelle rete idrografica; la loro velocita di avanzamento sul terreno e’ variabile ma e’ pur sempre, nei bacini montani, dell’ordine di alcuni decimetri al secondo, nei casi piu favorevoli, per raggiungere e superare il metro al secondo in situazioni particolari.

Le acque infiltratesi nel suolo, e da questo non trattenute ad aumentare il tenore di umidita’, risentono dell’attrazione di gravita’ e percolano verso il basso. Una frazione, se trova condizioni geologiche adatte, penetra in profondita fino a raggiungere le falde idriche, alimentando la circolazione sotterranea.

Le acque di falda spesso ritornano all’esterno sotto forma di sorgenti ed alimentano quindi la circolazione superficiale, ma il loro moto nel sottosuolo e’ assai lento, dell’ordine di alcuni metri al giorno, per cui trascorrono settimane o mesi prima che il volume d’acqua caduto nel corso di una precipitazione possa defluire (2).

Di conseguenza il contributo delle acque sotterranee alla portata del torrente e sempre graduale e assolutamente trascurabile la loro partecipazione ai fenomeni di piena.

La parte residua delle acque di percolazione defluisce obliquamente sopra gli orizzonti relativamente impermeabili, o sulla base minerale del suolo o comunque a breve profondita’ dalla superficie.
Si forma quindi una corrente chiamata deflusso ipodermico che procede verso la base dei versanti con velocita’ normalmente superiore a quella che anima i moti di filtrazione nelle falde sotterranee, ma di gran lunga piu’ bassa di quella delle acque scorrenti in superficie.

Le acque sottosuperficiali arrivano alla rete idrografica gradatamente e con uno sfasamento di ore o giorni rispetto alle acque di ruscellamento, e quindi non contribuiscono alla formazione delle piene prodotte dalla precipitazione che le ha originate.

In caso di piogge prolungate l’apporto ipodermico puo’ assommarsi al volume d’acqua concentrato dal deflusso superficiale di una precipitazione intensa successiva, ma a causa della bassa velocita’ del suo movimento verso valle, I’effetto sulle piene e modesto.

Chiariti a grandi linee i concetti fondamentali necessari alla comprensione del fenomeno, vediamo di riassumere le azioni dirette ed indirette esercitate dal bosco sul regime idrologico dei corsi d’acqua montani.

Si e’ parlato dell’alta porosita’ e permeabilita’ dei suoli forestali, favorita e determinata dai processi biochimici svolti dagli organismi vegetali ed animali che compongono l’ecosistema.
Sono stati portati a dimostrazione molti dati sperimentali sulla velocita’ d’infiltrazione dell’acqua, molto alta nei suoli boschivi sia in valore assoluto sia per confronto con altre forme di utilizzazione del terreno.
Si e’ parlato degli impedimenti di vario genere che i popolamenti forestali frappongono all’avanzamento delle acque scorrenti in superficie;

(1) L’intensita’ di una pioggia e data dal rapporto tra I’altezza d’acqua (di solito espressa in mm) e il tempo nel quale questa e caduta (indicato in minuti, ore, giorni od anni) L’esperienza insegna che l'intensita’ delle piogge decresce all’aumentare della loro durata: un breve scroscio puo’ raggiungere intensita’ elevatissime, mentre in una pioggia prolungata nel tempo l’intensita’ e’ fortemente inferiore.

(2) Fanno eccezione alcune zone carsiche, dove si formano veri e propri corsi d’acqua sotterranei animati da velocita’ paragonabili a quelle delle acque superficiali

(3) In boschi inefficienti e degradati e stata misurata una ritenzione di 16 mm ed una de- tenzione di 43 mm, per un totale di soli 59 mm. Secondo il Susmel in un buon terreno forestale di media profondita le quantita d’acqua trattenuta corrispondono mediamente a 60-80 mm di altezza di pioggia nei mesopori ed a 200-400 mm nei macropori.


 

 

 

 

 

 

 

 

 

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Una densa copertura forestale protegge il suolo e contribuisce a regimare le acque. La figura mostra le variazioni dell’erosione e del deflusso superficiale al variare del grado di copertura

si e’ ancora accennato all’azione di trattenuta che avviene per adesione sugli organi aerei della vegetazione. L’ultimo fattore e spesso sopravvalutato, mentre la quantita’ di pioggia intercettata dalle chiome e’ ben poca cosa, potendo approssimativamente aggirarsi intorno a 5 o 6 millimetri; il che puo’ essere determinante per ridurre all’impotenza una piena con bacini idrografici piccolissimi, messi "in crisi" da brevi temporali violenti, dato il basso tempo di corrivazione (dell’ordine delle decine di minuti) che li caratterizza, ma rappresenta in genere una frazione esigua della precipitazione che puo’ cadere su di un bacino di media estensione.

In ogni caso, la capac!ta’ della trattenuta aerea puo’ essere stata saturata da piogge immediatamente precedenti a quella che provoca la piena, e che raramente si manifesta isolata, ma e’ preceduta e seguita da piogge meno intense.

Del tutto trascurabili, agli effetti delle piene, I’evaporazione e la traspirazione fogliare, il cui ruolo e’ invece molto importante nei bilanci idrologici annui o stagionali.

L’apparato aereo della vegetazione svolge la funzione, spesso non adeguatamente valutata, di regimare le intensita’ variabili delle precipitazioni piovose, riuscendo, con la trattenuta temporanea con lo scorrimento lungo le foglie, i rami, i tronchi, ad impedire il contemporaneo arrivo a terra degli scrosci piu’ violenti che potrebbero, magari per brevi istanti, superare la capacita’ di assorbimento del suolo e provocare riunioni di corpi d’acqua pericolose perche’ aprono la via al ruscellamento.

Sul terreno le piogge s’infiltrano rapidamente attraverso lettiera ed humus fino a saturare la porosita’ del suolo.

Secondo rilevamenti compiuti dall’Istituto di Selvicoltura dell’Universita’ di Padova e riportati dal Benini, in boschi efficienti sono state misurate capacita’ di trattenuta di 513 mm, dei quali 430 mm nei macropori (acqua di detenzione temporanea) ed 83 mm nei mesopori (acqua di ritenzione) (3)

 

  Velocita’
Infiltrazione
(mm/minuto)
Deflusso
Superficiale in %della pioggia
Boschi efficienti 20-5 0-10
Boschi inefficienti 2-0,5 20-50
Pascoli 3-1 30-95
Coltivi non seminati o abbandonati 1,2-0,1 50-100

 

Per dare un termine di confronto ricordiamo che la pioggia che cade su Torino nel corso di un anno non raggiunge mediamente I’altezza di 800 mm.

II volume delle cavita’ presenti in un buon terreno forestale e’ normalmente adeguato a ricevere la gran maggioranza delle quantita’ di pioggia che possono cadere nel corso di eventi meteorici anche straordinari, e cio’ comporta una sostanziale riduzione del deflusso superficiale, dal quale derivano le repentine concentrazioni d’acqua che danno origine alle piene.

Le acque che abbiamo chiamato di detenzione temporanea finiscono per ritornare in superficie dopo un percorso piu’ o meno lungo, attraverso vie sotterranee od ipodermiche, ma gradatamente, favorendo la persistenza di una certa portata nelle rete idrografica, negli intervalli tra gli eventi piovosi.

In altre parole, il regime dei corsi d’acqua nei bacini densamente boscati, con popolamenti in armonia con l’ambiente, tende a ridurre i caratteri di torrenzialita’ per assumere caratteristiche meno estreme, con vantaggio per la situazione idrogeologica generale e per le possibilita’ di utilizza zione delle acque.

La sottrazione d’acqua al deflusso superficiale, conseguenza della permeabilita’ e della porosita’ del suolo, indirettamente riduce la velocita’ del ruscellamento in quanto la velocita’ diminuisce al diminuire della quantita’ di liquido in movimento (in termini tecnici, si ha riduzione del raggio idraulico).

Un’ulteriore riduzione e’ prodotta dalla resistenza al moto opposta dalla vegetazione e dalla lettiera (si ha aumento del coefficiente di scabrezza).
A minor velocita’ corrisponde un allungamento del tempo di corrivazione, e viceversa.
E’ stato visto che e’ la precipitazione della durata del tempo di corrivazione a mettere "in crisi" il bacino idrografico e che le piogge di durata inferiore a questo provocano, a parita’ d’intensita’, portate assai minori; sappiamo inoltre che l’intensita’ di una pioggia diminuisce con l’aumento della sua durata.
La conseguenza e’ che in un bacino boscato si riduce statisticamente il numero degli eventi potenzialmente capaci di generare grandi piene

Abbiamo voluto riportare qualche analisi di dettaglio tentando di collegare gli effetti con le cause pur sapendo che tale modo di procedere obbliga a semplificare, talvolta in modo eccessivo, fenomeni complessi e correlati tra loro.
A dimostrazione del’influenza esercitata dal bosco sul regime dei corsi d’acqua, sarebbe stato preferibile poter trascrivere dati statistici di lungo periodo a confronto tra bacini boscati e non boscati, possibilmen di condizioni simili per morfologia, geologia e regime pluviometrico. Purtroppo elementi di giudizio cosi’ completi non esistono.
Le ricerche generalmente confermano l ’efficacia del bosco quale moderatore delle piene in bacini imbriferi di piccola estensione.

Scarsi o nulli invece i dati sperimentali riguardanti i grandi bacini, dove si nota un comportamento diverso per l’intervento di altri fattori, quali la diribuzione spaziale delle piogge e interferenze di onde di piena degli affluenti.

Se si ammette un effetto positivo della boscosita’ nei piccoli bacini, la ragione consiglierebbe di attribuirle una certa efficacia anche all’economia dei grandi bacini, perche’ la trattenuta dei volumi d’acqua ed il rallentamento dei deflussi sono una realta’ obiettiva e dimostrata.

Ma, insegnava il sommo Leonardo, "se ti accade di trattar dell’acqua, consulta pria l ’esperienza poi la ragione".
Alla luce di quanto e’ stato detto, non stupisce se i forestali sono profondamente convinti che la sistemazione idroeologica dev’essere affrontata principalmente con interventi biologici, i quali, beninteso, non si esauriscono affatto nel rimboschimento, ma comprendono molte delle diverse operazioni selvicolturali senza escludere i miglioramenti agro-pastorali.

L’efficacia idrogeologica di una foresta e’ strettamente correlata col suo armonico inserimento nelle condizioni ecologiche locali e varia col variare della sua composizione,struttura e densita’, delle forme di governo e trattamento.

Ecco quindi che anche il rinfoltimento dei boschi radi, il miglioramento dei boschi degradati, le conversioni dei cedui in fustaie, la scelta delle forme di trattamento piu’ consone con la protezione del suolo e con la rinnovazione e l’evoluzione della foresta, la lotta contro gli incendi boschivi, l’assestamento dei soprassuoli su basi naturalistiche, sono altettante componenti della sistemazione idrogeologica del territorio, non meno importanti del rimboschimento dei terreni nudi.

Non solo, ma dovendo scegliere tra il miglioramento dei boschi esistenti e l’impianto di nuovi soprassuoli, e’ forse preferibile dedicare ai primi la maggiore attenzione.

Perche’ i boschi che gia’ esistono sono una realta’, che con l’arte e la competenza e la volonta’ e la disponibilita’ dei mezzi necessari, si puo’ rendere sempre piu’ efficiente, con affetti apprezzabili in tempi relativamente brevi; invece i rimboschimente di terreni spesso gravemente anomali, rappresentano una speranza, talvolta delusa, di ottenere qualche risultato dopo lunghi anni di lavoro, di cure e di spese.