Figura 1 - Tranne che in presenza di pendenze particolarmente elevate, la foresta esercita quasi ovunque un’azione stabilizzante contro l'erosione ed i franamenti superficiali. Inoltre, in linea di principio, i suoli forestali sono in grado di assorbire molta più acqua rispetto ai suoli non boschivi. La loro capacità di infiltrazione e di assorbimento è generalmente superiore, ed anche l’evapotraspirazione è maggiore all’interno delle aree forestali. Foto: Walter Schönenberger (WSL)
Come in ogni altro provvedimento o complesso finalizzato alla protezione contro i pericoli naturali, la foresta assicura una funzione protettiva. Le sue prestazioni hanno tuttavia dei limiti, che devono essere adeguatamente considerati in caso di situazioni di sovraccarico. L'obiettivo dello studio qui presentato è quello di definire un profilo di queste prestazioni e di descrivere sia il comportamento della foresta in caso di sovraccarico, che e suoi effetti sulle fasi di formazione del deflusso e sulla stabilità del suolo.
In caso di alluvioni la foresta mitiga gli effetti dei deflussi di punta
Da oltre 110 anni, l'impatto delle foreste in materia di inondazioni viene studiato sia in termini idrologici, che selvicolturali. L’ 8 di aprile del 1903, l'Istituto federale di ricerca WSL – allora "Istituto centrale per le ricerche forestali" – lanciò un programma di misurazioni continue in due bacini idrografici localizzati nella regione dell'Emmental, in Svizzera: lo "Sperbelgraben" un bacino quasi interamente boscoso, e lo "Rappengraben", che allora era ricoperto da boschi solo per un terzo della sua superficie.
Queste misure hanno permesso ad Engler, nel 1919, di dimostrare che durante le precipitazioni temporalesche più intense il picco dei deflussi nei torrenti situati dei bacini imbriferi boscati era inferiore dal 30 fino al 50% rispetto a quelli dei bacino privi di copertura forestale. Engler indica inoltre che le differenze a livello idrologico tendono a diminuire allorquando le precipitazioni aumentano, fino poi ad annullarsi.
Altri studi, pubblicati nel 1996 da Burch et al., non hanno confermato le osservazioni di Engler. Questi autori hanno studiato tre bacini più o meno boscosi localizzati della Vallata di Alptal (SZ), una regione con presenza di suoli argillosi caratterizzati dal flysch. In queste condizioni essi non sono stati in grado di dimostrare nessun effetto delle foreste sui deflussi di punta, e questo indipendentemente dalla durata delle precipitazioni. Questi risultati e quelli di altri studi più recenti ci hanno consentito di descrivere schematicamente gli effetti esercitati dal bosco sugli eventi alluvionali
L'impatto di una foresta dipende dal tipo di suolo
Figura 2 - Rappresentazione schematica degli effetti della foresta sulla formazione dei deflussi alluvionali allorquando la capacità di trattenere l’acqua e la permeabilità del suolo sono scarse. L’attitudine del suolo di trattenere l’acqua, simboleggiata da un bacino orizzontale, è proporzional- mente maggiore nella figura a destra, laddove sono presenti alberi forestali. Una proporzione importante delle precipitazioni defluisce ciononostante superficialmente, in quanto la capacità del suolo di trattenere l'acqua rimane molto debole rispetto alla quantità delle precipitazioni.
Figura 3 - Rappresentazione schematica degli effetti della foresta laddove la capacità del suolo di trattenere l’acque è elevata ed i terreno sono molto permeabili. I fori situati sul fondo del bacino simboleggiano la permeabilità della roccia madre. L’attitudine del suolo nel trattenere l’acqua, che è maggiore grazie alla presenza di una copertura forestale, non produce alcun effetto poiché l'acqua s’infiltra nelle profondità del terreno prima che il suolo diventi saturo.
L'impatto della foresta sulla fase di formazione del deflusso in caso di precipitazioni dipende principalmente dalla sua capacità di assorbire più o meno acqua all’interno del terreno. Inoltre, anche se in misura molto minore, dipende pure dalla sua capacità di intercettare le piogge. Più la foresta trattiene l'acqua, più l’intensità del deflusso superficiale sarà debole.
Durante una precipitazione i suoli forestali in linea di principio assorbono molta più acqua rispetto ai terreni non boschivi. Ciò si spiega in parte con la loro capacità di infiltrazione e di assorbimento, capacità che in genere è superiore laddove vi è la presenza di orizzonti con componenti organiche, attitudine oltretutto migliorata dal fatto che gli strati sono generalmente più mobili e meglio ventilati. D’altra parte vi è l’effetto dell’evapotraspirazione, che è maggiore laddove cresce il bosco. Inoltre, le radici degli alberi sono in grado di far penetrare grandi quantità di acqua dagli strati più profondi del suolo. In ogni caso la capacità di assorbimento della foresta sarà più o meno marcata in funzione della matrice rocciosa sulla quale i terreni si sviluppano (figura 1).
I terreni superficiali localizzati su roccia madre impermeabile, come ad esempio i suoli argillosi di tipo gley diffusi nella vallata di Alptal (SZ) caratterizzata dalla presenza del flysch, possiedono generalmente una capacità di assorbimento di acqua piuttosto ridotta, anche in caso di copertura forestale ottimale. Durante un episodio piovoso sufficientemente intenso per provocare un evento alluvionale dannoso, la capacità di suoli simili nel trattenere le acque non è sufficiente per riuscire a ridurre sensibilmente le portate delle piene (figura 2).
La situazione è molto diversa in presenza di suoli che associano una elevata capacità di trattenere le acque con la presenza di roccia madre fortemente permeabile, come ad esempio nel caso delle terre brune situate su rocce di arenaria o conglomerati come quelli presenti nella regione dell'Emmental. Come illustrato nella figura 3, questo genere di suoli, anche in assenza di copertura forestale, hanno una capacità piuttosto elevata di trattenere l’acqua. Inoltre, la loro roccia madre è spesso così permeabile che importanti quantitativi di acqua si infiltrano molto rapidamente nelle profondità del terreno prima che il suolo diventi saturo. In queste circostanze sono i parametri geologici che determinano quali quantitativi di acqua e a quale velocità possono infiltrarsi in profondità, comunque nella misura in cui la capacità di infiltrazione del suolo sia sufficiente.
Figura 4 - Rappresentazione schematica degli effetti della foresta laddove la capacità del suolo di trattenere l’acqua è media e la sua permeabilità è debole. In presenza di precipitazioni con intensità paragonabile a quella considerata nelle figure 2 e 3, la maggiore capacità di ritenzione idrica dei suoli forestali (a destra) è sufficiente per evitare il deflusso superficiale. Se la durata dell'evento piovoso si prolunga nel tempo e se le quantità delle precipitazioni sono sensibilmente maggiori, anche questo tipo di terreno permette tuttavia all’acqua di defluire a livello superficiale, facendo progressivamente scomparire le differenze tra siti forestali e siti privi di copertura forestale.
L’impatto della foresta è positivo, in particolare in presenza di una media capacità di trattenere l’acqua e di una debole permeabilità del suolo
Che la permeabilità del suolo sia positiva o quasi neutrale, gli effetti delle foreste sulla formazione del deflusso in caso di alluvione sono contenuti. Al contrario, se la bassa permeabilità è associata con una media capacità del suolo di trattenere l’acqua, la foresta influisce in un modo non trascurabile sulla formazione di eventi alluvionali (figura 4).
Questo è ad esempio il caso dei suoli idromorfi (pseudogley), nei quali l'aumento della capacità di trattenere al proprio interno dell’acqua può contribuire a ritardare e ridurre l’intensità dei deflussi superficiali in proporzione maggiore. Inoltre, attraversando orizzonti del terreno scarsamente permeabili, le radici degli alberi contribuiscono a facilitare l’infiltrazione in profondità di notevoli quantità di acqua. Allo stato attuale delle conoscenze, si ritiene che, in presenza di orizzonti del suolo a bassa permeabilità situati tra i 30 e 50 cm di profondità, le foreste possono svolgere un ruolo significativo sulla genesi di fenomeni alluvionali.
In alcune circostanze, la foresta è pertanto in grado di assicurare una funzione di protezione contro le alluvioni, agendo sulla fase di formazione dei fenomeni di deflusso. La capacità di una determinata foresta di garantire questa funzione può essere valutata tenendo conto delle caratteristiche pedologiche dei suoli presenti in questa foresta.
Formazione di un deflusso a carattere alluvionale: caratteristiche delle prestazioni svolte dal bosco
Figura 5 - Profilo delle prestazioni: l’effetto della foresta sul deflusso di una piena presenza di un terreno con una capacità media di trattenere le partecipazioni e una scarsa permeabilità. L'asse orizzontale rappresenta l’entità delle sollecitazioni (precipitazioni in questo caso), mentre l'asse verticale l’entità dell’evento risultante (in questo caso il deflusso della piena). La linea tratteggiata raffigura la reazione tipica registrabile in assenza della copertura forestale, mentre la linea continua quella riscontrabile al di sotto di una copertura forestale.
L'effetto di una misura di protezione contro una determinata sollecitazione (ad esempio un temporale violento) può essere determinato confrontando la reazione a tale evento (in questo caso un deflusso a carattere alluvionale), che si avrebbe con o senza questo specifico provvedimento. Grazie all'analisi degli effetti dei provvedimenti contro le diverse ipotizzabili sollecitazioni, è possibile tracciare un profilo tipo delle prestazioni. Per essere completi è auspicabile tenere conto anche del caso di un sovraccarico provocato da un evento estremo. Nel caso di misure tecniche di protezione, un sovraccarico è definito come una situazione straordinaria che va ben oltre gli scenari normali considerati in sede di progettazione. Nel caso di provvedimenti connessi con la natura, come quelli legati alla gestione forestale esaminata in questo contesto, per analogia possono essere considerati anche degli scenari nei quali non è più possibile attendersi nessuna funzione di protezione significativa.
La Figura 5 illustra schematicamente il profilo delle prestazioni nel caso di un suolo forestale con una capacità media di impregnarsi di acqua e dotato di scarsa permeabilità. A titolo di confronto la linea tratteggiata indica una situazione caratterizzata dall’assenza di mezzi di protezione (la copertura forestale in questo caso), mentre la linea continua incurvata descrive il caso nel quale la presenza di una foresta modifica gli effetti dell’evento grazie alla sua capacità di trattenere le acque e di conseguenza di mitigare gli effetti di una precipitazione intensa.
Fintanto che un suolo forestale è in grado di assorbire le precipitazioni, una pioggia intensa avrà delle conseguenze molto meno gravi rispetto a quello di un sito analogo, ma che non possiede la medesima capacità di trattenere ulteriori quantitativi di acqua. In presenza di un terreno saturo, per contro, man mano che le precipitazioni aumentano, la situazione si avvicina sempre più a quella che si osserverebbe in assenza di provvedimenti. L’entità di un evento piovoso e di conseguenza i danni che esso può provocare, non sono tuttavia mai superiore a quello che ci si potevano aspettare senza l'effetto mitigante esercitato dalla copertura forestale. In un certo qual modo quest'ultimo rappresenta la prova indiretta degli effetti "benefici" del bosco in situazioni di sovraccarico.
Effetto stabilizzante della foresta
Figura 6 - Profilo delle prestazioni: raffigurazione dell’effetto stabilizzante delle foreste contro i franamenti e l'erosione. L'asse orizzontale rappresenta l’entità delle sollecitazioni (in questo caso l’intensità delle precipitazioni), mentre l'asse verticale quella del fenomeno da esse prodotto (in questo caso l’erosione). La linea tratteggiata rappresenta la tipica reazione in assenza di copertura forestale, mentre la linea continua quella riscontrabile sotto la copertura forestale. Le due linee si intersecano nel punto di sovraccarico.
Il profilo delle prestazioni connesso con dell'effetto stabilizzante esercitato da una foresta è illustrato nella figura 6. A differenza dell'effetto sulla formazione di un deflusso alluvionale, sono necessarie solo alcune restrizioni in riferimento alle condizioni stazionali. Escludendo i casi caratterizzati dalla presenza di pendii eccezionalmente ripidi, la copertura forestale assicura in effetti praticamente ovunque una certa utilità contro i fenomeni erosivi e gli smottamenti del terreno superficiali.
Fintanto che questo effetto stabilizzante è assicurato, i fenomeni provocati dalle precipitazioni osservabili in un sito consolidato dalla presenza della copertura forestale restano ampiamente più deboli rispetto a quelli in siti privi di copertura boschiva. Ciononostante, in caso di sovraccarico, vale a dire allorquando si verifica un franamento oppure se le sponde di un corso d’acqua vengono erose malgrado la presenza della foresta, non sono solo la terra e la roccia a farne le spese, ma anche gli alberi sradicati. Pertanto, malgrado l'effetto stabilizzante degli alberi, la risposta in termini di massa solida coinvolta nel deflusso risulta maggiore rispetto a quella osservabile in un sito non forestale sottoposto alla medesima sollecitazione. In questo caso, è possibile affermare che la foresta non produce gli stessi “effetti benefici" descritti in precedenza. La presenza della foresta può pertanto avere anche delle conseguenze negative, soprattutto se gli alberi trasportati a valle da uno smottamento provocano uno sbarramento dell’alveo del corso d’acqua.
In conclusione ...
Per quanto importante sia la funzione di protezione esercitata dalle foreste, non dobbiamo comunque dimenticare che il bosco svolge anche numerose altre funzioni e che esso protegge anche contro ulteriori pericoli naturali, come ad esempio la caduta di sassi o le valanghe. Determinare per ogni singolo sito l’importanza e l’entità delle funzioni espletate da una determinata foresta e definire i provvedimenti selvicolturali più idonei rimangono comunque dei compiti assai impegnativi.
Traduzione: Fulvio Giudici, Camorino
