Le problematiche dei fiumi simulate in laboratorio

Fornire ulteriori risposte pratiche nel campo dell’idraulica e dell’idrodinamica. Questo l’obiettivo principale del Laboratorium 3D di Biasca (www.laboratorium3d.ch), il primo laboratorio di ingegneria idraulica realizzato in Ticino e uno dei pochi presenti in Svizzera. Dove innovazione, tecnologia e artigianato (arte resasi necessaria per la realizzazione di alcune strutture) stanno alla base della ricerca empirica applicata a progetti di riqualifica e di gestione dei corsi d’acqua per aumentare in particolare la premunizione contro i pericoli naturali (piene e colate detritiche). Per sviluppare i propri servizi (fra i quali anche consulenze e perizie idrauliche e morfologiche), la Laboratorium 3d Sagl si avvarrà in particolare del metodo della rappresentazione fisica in scala di processi idrodinamici e fluviali. Ecco perché all’interno dello stabile industriale in via Prada troviamo due installazioni in legno volte a riprodurre in scala 1:30 situazioni problematiche reali, o che potrebbero diventarlo in futuro, lungo fiumi e torrenti. Le due canalette presenti nel capannone di Biasca sono insomma dei modellini aventi lo scopo di sperimentare l’efficacia di misure di consolidamento dei corsi d’acqua, opere di strutturazione dell’alveo o analisi delle condizioni di deflusso nell’ambito del risanamento della libera migrazione ittica. A seconda della problematica analizzata, vengono definiti i parametri geometrici (topografia del terreno, forma e ampiezza delle opere) e idraulici/fluviali (deflusso, velocità, trasporto solido) per allestire il modello fisico.

Un metodo portato a sud delle Alpi

Dietro l’idea del laboratorio – realizzato nell’arco di qualche mese, dalla primavera a novembre 2019 – si celano la volontà e l’esperienza dei tre cotitolari della società: Christian Tognacca, Simona Tamagni (entrambi hanno conseguito un dottorato all’istituto di ricerche idrauliche, idrologia e glaciologia del Politecnico federale di Zurigo) e Stefano Tognacca (Master in ingegneria rurale sempre al ‘Poli’ di Zurigo). L’intenzione è che l’innovativa attività faccia da ponte tra la ricerca di base e la pratica ingegneristica, ponendosi come supporto specializzato ai progettisti ai quali i committenti (Cantone, Confederazione, consorzi) affidano i progetti di entità idrica o fluviale. «Il nostro obiettivo – spiega Stefano Tognacca – è tuttavia quello di sviluppare una modellizzazione ibrida, attraverso l’unione del modello fisico al modello numerico 2d e 3d». Questo per permettere di analizzare le situazioni in cui la modellizzazione fisica – una volta validata in laboratorio – non restituisce risultati attendibili e di ampliare gli scenari e le situazioni analizzate senza ricorrere alla modifica dei modellini in scala.

Due canalette per esperimenti

Il laboratorio, dove è impiegato il collaboratore scientifico Enea Toschini, dispone al momento di una canaletta per esperimenti lunga 12 metri e larga uno. La pendenza massima regolabile manualmente è del 10%, con un deflusso regolabile fino ad una portata massima di 260 litri al secondo (che permette di testare situazioni in natura fino a 1’300 m3 al secondo). All’interno del capannone è presente una seconda canaletta, per modelli fisici con pendenze fino ai 25%.

'Un luogo privilegiato anche in chiave didattica'

Presentato ufficialmente alla presenza del direttore del Dipartimento del territorio Claudio Zali, del direttore della Divisione della costruzioni Giovanni Pettinari e del direttore dell’Ufficio dei corsi d’acqua Laurent Filippini, il laboratorio – oltre al supporto delle associazioni di categoria – ha già riscosso l’interesse del Cantone e dei consorzi a stretto contatto con il monitoraggio dei fiumi che prima d’ora non disponevano di un supporto di questo tipo. Quanto alla divulgazione, Stefano Tognacca auspica che il laboratorio possa diventare «un luogo privilegiato sia per le persone coinvolte nei progetti, sia per le scuole. In questo senso sono in corso delle valutazioni per sviluppare un apposito percorso didattico per le scuole elementari – con particolare attenzione a gestione dell’acqua e risorse naturali – insieme al Centro pro natura Lucomagno e alla Fondazione per le scienze della vita di Olivone».

I primi progetti a Lodrino e in Valle Bregaglia 

La nascita del Laboratorium 3D è legata al progetto per cui l’azienda Beffa Tognacca Sagl (per cui lavorano alcuni dei cotitolari) ha ricevuto mandato per committenza del Consorzio manutenzione arginatura Riviera. Ovvero il risanamento della rampa sul fiume Ticino in territorio di Lodrino dove, oltre ad un’accresciuta stabilità dell’alveo e ad un miglioramento della sicurezza idraulica per le aree circostanti, «era necessario ristabilire la connettività ittica favorendo in particolare la libera migrazione del temolo. Oggi – continua Tognacca – non sono infatti più garantiti gli obiettivi, con i pesci che non riescono a risalire il fiume. L’idea è quindi quella di portare la rampa da una pendenza dell’8% a una del 2%». Nell’ambito dello studio delle varianti per la stabilizzazione dell’alveo, l’opzione di realizzare una rampa dinamica è risultata la più indicata. Tuttavia, nella fase di progetto (2018-2019) non esistevano però né criteri di dimensionamento robusti per le condizioni e i parametri richiesti dal progetto né esperienze con rampe simili con analoghi carichi idraulici. Era quindi necessario verificare il dimensionamento e ottimizzare l’opera con delle prove su modello fisico. Da qui l’idea di realizzare il Laboratorium 3d.

L'alveo del fiume Maira 

Interesse dalla Valle Bregaglia Il secondo progetto in fase di sviluppo (attualmente simulato all’interno della seconda canaletta utilizzando sassi e detriti della frana di Bondo del 2017), è quello per la stabilizzazione dell’alveo (che negli anni si è sempre più ristretto fra gli argini) del fiume Maira a Promontogno. Il mandato è stato affidato al Laboratorium 3D dal Comune di Bregaglia.

Sassi colorati in base alle dimensioni

Sono un tripudio di colori i sassi posti all’interno della canalette per simulare morfologia e struttura dell’alveo. «Sono colorati in base alle dimensioni delle pietre, per capire immeditamente quello che succede durante gli esperimenti».