Bacini Alpini: Trappola o Trampolino? Il Mistero Svelato dei Flussi Combinati a Cancia

Ciao a tutti! Oggi voglio portarvi con me in un viaggio affascinante e un po’ inquietante nel cuore delle nostre Alpi, per parlare di qualcosa che modella i nostri paesaggi montani in modi a volte spettacolari, altre volte drammatici: i movimenti di massa di tipo “flow-like”. Parliamo di colate detritiche, flussi iperconcentrati, piene improvvise… fenomeni potenti, scatenati spesso da piogge intense, che possono trasformare un tranquillo versante montano in un fiume impetuoso di acqua e detriti.

Vi siete mai chiesti cosa succede esattamente quando acqua e terra decidono di mettersi in viaggio insieme lungo un pendio? Non è una cosa semplice. Questi flussi possono variare enormemente: a volte sono densi, carichi di sassi e fango (le famose colate detritiche o Debris Flows, DF), altre volte più fluidi ma comunque carichi di materiale solido (i flussi iperconcentrati o Hyperconcentrated Flows, HF), fino ad arrivare a vere e proprie piene improvvise (Flash Floods, FF) con una concentrazione solida più bassa ma una forza comunque devastante. La cosa si complica ulteriormente perché, durante uno stesso evento piovoso, questi fenomeni possono addirittura trasformarsi l’uno nell’altro! Immaginate una colata detritica che, incontrando più acqua lungo il suo percorso, si diluisce diventando un flusso iperconcentrato, o viceversa.

E se in questo scenario già complesso ci mettiamo anche le opere di protezione costruite dall’uomo, come bacini di contenimento o briglie? Beh, la faccenda si fa ancora più intricata. A volte funzionano, altre volte… meno. Ed è proprio di un caso studio italiano, sulle Alpi, dove le cose non sono andate come previsto, che voglio parlarvi oggi. Un caso che ci ha insegnato molto su come questi fenomeni interagiscono e su come le nostre difese possano, inaspettatamente, giocare un ruolo controverso.

Capire i “Flussi Assassini”: DF, HF e FF

Prima di tuffarci nel caso specifico, cerchiamo di fare un po’ di chiarezza. Cosa distingue questi flussi? Principalmente la concentrazione di solidi:

• Debris Flows (DF): Immaginate un fiume di cemento bagnato che scende a valle. La frazione solida è molto alta, spesso superiore al 50%. Sono densi, potenti e possono trasportare massi enormi.
• Hyperconcentrated Flows (HF): Qui la concentrazione di solidi è più bassa, diciamo tra il 20% e il 50%. Sono più fluidi dei DF ma ancora molto carichi di materiale. Pensate a un fango molto liquido ma pesante.
• Flash Floods (FF): L’acqua domina, con una frazione solida inferiore al 20%. Sono piene improvvise, veloci e possono comunque erodere e trasportare detriti, ma il comportamento è più simile a quello dell’acqua “pulita”.

La cosa fondamentale da capire è che non sono mondi separati. Un evento piovoso intenso su un versante ripido può innescarli tutti, magari in sequenza o in diverse parti del bacino. Capire quale fenomeno aspettarsi, e come potrebbe evolvere, è una delle sfide più grandi per noi che studiamo questi eventi. E prevedere come interagiranno con le opere di difesa è ancora più difficile. Ci sono stati casi emblematici, come in Cina, dove briglie pensate per flussi “normali” sono state spazzate via da colate imponenti, o al contrario, barriere progettate per frane massicce sono state superate da piene improvvise.

Il Palcoscenico: Cancia, Dolomiti

Ed eccoci arrivati al nostro caso studio: Cancia, una piccola frazione nel comune di Borca di Cadore, letteralmente ai piedi del maestoso Monte Antelao, nelle Dolomiti. Un luogo bellissimo, ma anche teatro di numerosi eventi di questo tipo nel corso dei secoli. Qui, due torrenti ripidi (“Forcella Salvella” e “Bus del Diau”) convergono per poi scendere verso valle con pendenze più dolci, formando conoidi alluvionali testimoni di eventi passati. Il problema? Il torrente Forcella Salvella è spesso carico di detriti provenienti dalle instabilità del monte Antelao, detriti che le piogge intense possono facilmente rimettere in movimento.

La storia di Cancia è costellata di eventi: nel 1868 una colata enorme (oltre 100.000 m³!), nel 1994 e nel 1996 altri eventi significativi. Si è calcolato che un flusso di medie dimensioni (30-60.000 m³) ha un tempo di ritorno di circa 30-65 anni. Insomma, un’area ad alto rischio. Per proteggere l’abitato, nel tempo sono state costruite delle opere di difesa. Nel 2009, anno dell’evento che analizzeremo, erano presenti due bacini di contenimento principali: uno più piccolo (Bacino A, circa 8.000 m³) a quota 1.013 m s.l.m., e uno più grande (Bacino B, circa 30.000 m³) poco più a valle, a 1.001 m s.l.m. Curiosità: dentro il Bacino B c’era ancora un edificio in cemento a tre piani (Edificio 1), costruito prima del bacino e non ancora demolito. A valle del Bacino B, poi, altre case, tra cui quella che sarà tragicamente coinvolta (Edificio 2).

18 Luglio 2009: La Notte della Tragedia

Quella notte, tra l’1:50 e le 4:00 del mattino, si scatenò un nubifragio. La stazione pluviometrica locale registrò due picchi intensissimi: 11.6 mm in 5 minuti alle 2:55 e 6.2 mm in 5 minuti alle 3:40. Cosa successe dopo ce lo raccontano le testimonianze dirette e le analisi post-evento. Un residente, tra le 3:15 e le 3:20, sentì un rumore continuo di detriti che si accumulavano nei bacini. Probabilmente una prima, consistente colata detritica (DF) stava riempiendo le opere di difesa, depositando materiale (principalmente ghiaia e sabbia) fino a 8-10 metri di altezza a monte dell’Edificio 1 dentro il Bacino B.

Poi, verso le 4:00, lo stesso testimone, che nel frattempo si era spostato vicino all’Edificio 2, sentì un boato fortissimo. Subito dopo, un flusso investì la casa. Le tracce lasciate sui muri dell’Edificio 1 e soprattutto dell’Edificio 2 (alte circa 1.5 metri e con un’inclinazione molto bassa, 6-9°) indicavano un flusso molto mobile, quasi liquido: una piena improvvisa (FF). Purtroppo, in quella casa, ci fu una vittima. La domanda che sorse spontanea fu: come è possibile che un flusso così liquido sia riuscito a superare i bacini, che teoricamente avrebbero dovuto trattenerlo o almeno rallentarlo? Cosa non ha funzionato?

La Sfida della Modellazione: Ricostruire il Puzzle

Capire la dinamica di eventi così complessi, dove acqua e detriti si mescolano, si separano, interagiscono con il terreno e con le opere dell’uomo, richiede strumenti sofisticati. Qui entra in gioco la modellazione matematica. Nel nostro studio, abbiamo utilizzato un approccio multi-fase, capace cioè di simulare il comportamento sia della componente solida (i detriti) che di quella liquida (l’acqua) e, soprattutto, la loro interazione. Abbiamo usato un software open-source molto potente chiamato r.avaflow, che risolve le equazioni di conservazione della massa e della quantità di moto per entrambe le fasi, tenendo conto delle loro diverse proprietà reologiche (il suolo si comporta in modo “frizionale”, l’acqua come un fluido “newtoniano”).

L’idea era di ricostruire passo passo quello che è successo quella notte a Cancia, usando un modello digitale del terreno (DTM) ad altissima risoluzione (1 metro!) ottenuto da rilievi Lidar prima dell’evento. Abbiamo simulato diversi scenari. Cosa sarebbe successo se fosse scesa solo la colata detritica? E se ci fosse stato solo il deflusso d’acqua generato dalla pioggia intensa? E, soprattutto, cosa succede quando i due fenomeni si combinano, tenendo conto dei tempi diversi con cui si manifestano? Il deflusso dell’acqua (runoff) è legato direttamente alla pioggia e riempie i canali e i bacini nell’arco di ore. La mobilitazione dei detriti, invece, può essere molto più rapida, quasi istantanea, una volta superata una certa soglia di saturazione o erosione.

Simulazioni al Computer: L’Inaspettata Verità

Le simulazioni ci hanno riservato delle sorprese.

• Solo Debris Flow: Simulando la discesa dei 30.000 m³ di detriti (stimati dalle analisi post-evento) da soli, anche usando angoli di attrito molto bassi per simulare la presenza d’acqua, non riuscivamo a replicare perfettamente la dinamica osservata, specialmente il superamento finale dei bacini. Il materiale tendeva a fermarsi troppo presto o a depositarsi in modo non coerente con i rilievi.
• Solo Runoff: Simulando solo il deflusso d’acqua generato dalla pioggia (usando l’idrogramma stimato da studi precedenti, con un picco di circa 5-7 m³/s), abbiamo visto che, intorno alle 3:05-3:35 del mattino, entrambi i bacini si erano già riempiti d’acqua a causa della pioggia intensa. Questo è un dettaglio cruciale.
• L’Evento Combinato: Qui le cose si sono fatte interessanti. Abbiamo fatto partire la simulazione del runoff. Poi, all’ora stimata dell’innesco della colata (circa le 3:35), abbiamo “rilasciato” i 30.000 m³ di detriti nel modello, facendoli scendere verso i bacini… già pieni d’acqua.

Ed ecco la scoperta chiave, la novità del nostro studio: l’acqua temporaneamente accumulata nei bacini a causa del runoff ha giocato un ruolo fondamentale e inaspettato. Invece di frenare la colata in arrivo, l’ha resa più mobile! Immaginate la scena: la colata detritica (DF), densa e pesante, piomba nei bacini pieni d’acqua. L’interazione è violenta: l’acqua si mescola ai detriti, ne riduce la concentrazione, trasformando localmente il flusso in qualcosa di più simile a un flusso iperconcentrato (HF). Gran parte del materiale solido si ferma effettivamente nei bacini, come previsto. Ma una parte della massa, ora più fluida e “energizzata” dall’interazione con l’acqua preesistente, riesce a superare il bordo del Bacino B e a continuare la sua corsa verso valle sotto forma di una piena improvvisa (FF), andando a colpire l’Edificio 2.

La Prova del Nove: Confronto con la Realtà

Ma come facciamo a sapere se la nostra simulazione è credibile? Confrontandola con quello che è stato effettivamente osservato sul campo dopo l’evento del 2009. E i risultati sono stati sorprendentemente buoni:

• Depositi nei Bacini: Le altezze massime dei depositi solidi simulate all’interno dei Bacini A e B (rispettivamente 5.9 m e 8 m) erano molto vicine a quelle misurate (circa 6 m e 7.8 m). Anche la distribuzione spaziale dei depositi, con l’accumulo a monte dell’Edificio 1 e la depressione a valle, era ben riprodotta.
• Impatto sull’Edificio 2: L’altezza del flusso simulato che raggiunge l’Edificio 2 era di circa 1.5 metri, perfettamente coerente con i segni lasciati sui muri.
• Velocità: Le velocità massime simulate per il flusso (sia solido che liquido) erano nell’ordine dei 5-15 m/s, valori compatibili con quelli misurati in eventi simili in aree vicine.

Analizzando nel dettaglio le simulazioni, abbiamo potuto “vedere” la trasformazione del flusso. Nei punti di controllo all’interno dei bacini, la concentrazione solida passava da quasi zero (solo acqua) a valori tipici di un DF all’arrivo della colata, per poi diminuire leggermente a causa della miscelazione, diventando un HF. Nel punto di controllo vicino all’Edificio 2, invece, la concentrazione solida rimaneva sempre bassa (<20%), tipica di una FF, confermando che a superare i bacini è stata principalmente l'acqua "spinta fuori" dall'arrivo della massa solida, trascinando con sé solo una parte dei detriti più fini.

Cosa Ci Insegna Cancia?

Questo studio, al di là del caso specifico, ci lascia alcune lezioni importanti. Innanzitutto, ci mostra quanto sia fondamentale considerare l’interazione complessa tra acqua e detriti e i tempi diversi con cui questi due “attori” entrano in scena. Non possiamo semplicemente sommare gli effetti. In secondo luogo, evidenzia un potenziale effetto controintuitivo delle opere di protezione: un bacino progettato per fermare i solidi, se si riempie d’acqua prima dell’arrivo della colata principale, può paradossalmente aumentarne la mobilità e favorirne il superamento. Questo ci dice che la progettazione di queste opere deve essere ancora più attenta e deve considerare tutti gli scenari possibili, inclusi questi eventi “combinati” e le loro dinamiche non lineari. Non basta che un’opera sia efficace, deve essere anche robusta rispetto a scenari imprevisti.

Infine, ci ricorda la differenza cruciale tra la mobilizzazione dei sedimenti dovuta a processi lenti (come l’erosione superficiale durante piogge prolungate) e quella legata a collassi più rapidi e localizzati di depositi saturi (come probabilmente avvenuto a Cancia). Quest’ultima può generare picchi di portata solida molto più elevati e pericolosi, specialmente se si combinano in modo “sfortunato” con i picchi di portata liquida.

Insomma, il caso di Cancia è un esempio lampante di come la natura possa essere complessa e a volte sorprendente. Studiare questi eventi, anche quelli tragici, e cercare di capirne i meccanismi più intimi usando modelli sempre più sofisticati, è fondamentale per imparare a convivere con i rischi del nostro meraviglioso ma fragile territorio montano e per progettare difese sempre più efficaci e sicure. La ricerca continua, perché ogni evento, ogni simulazione, aggiunge un tassello alla nostra comprensione di questi potenti fenomeni naturali.

Fonte: Springer