IL RUOLO SVOLTO DA PIENE STRAORDINARIE NEL RIMODELLARE LA GEOMETRIA DI UN ALVEO FLUVIALE Ornella Turitto, Chiara Audisio & Andrea Agangi Consiglio Nazionale delle Ricerche - Istituto di Ricerca per la Protezione Idrogeologica (CNR-IRPI) Strada delle Cacce, 73 - 10135 Torino e-mail: ornella.turitto@irpi.cnr.it RIASSUNTO: Turitto O., Audisio C. & Agangi A., Il ruolo svolto da piene straordinarie nel rimodellare la geometria di un alveo fluviale (IT ISSN 0394-3356, 2008). In alcuni corsi d'acqua dell'Italia centro-settentrionale è stata recentemente osservata una tendenza ad un più o meno sensibile aumento della larghezza globale del letto, subentrata dopo un lungo periodo - culminato negli anni '70 e '80 del secolo scorso - in cui si erano diffusamente manifestati fenomeni di restringimento ed incisione degli alvei. Questi ultimi fenomeni, risultati particolarmente accelerati da vari tipi di condizionamento da parte dell'uomo, avevano portato alla trasformazione dell'originario modello fluviale a più canali di deflusso, tipico del XIX secolo, verso forme ad unico canale. Ne era derivata un'acquisizione di nuovi spazi ad uso antropico, ma con gravi ripercussioni sulla vulnerabilità di beni pubblici e privati collocati all'interno o in prossimità dell'ambito fluviale. Il caso di studio presentato si riferisce al Torrente Orco, tributario alpino del Fiume Po in territorio piemontese. Nella nota viene inizial- mente fornito un quadro delle tappe evolutive (dedotte da analisi multitemporale di cartografia storica e di riprese aerofotografiche, con il supporto di applicativi GIS) che, a partire dal XIX secolo, hanno accompagnato la semplificazione dell'assetto planimetrico del- l'alveo, con marcata riduzione della sua larghezza; i minimi valori di ampiezza sono stati raggiunti negli anni '70 e '80, in concomitanza della massima diffusione e intensità dell'attività estrattiva. Si descrivono quindi i meccanismi prevalenti che, in occasione di recenti piene eccezionali con valori di portata superiori ad ogni massimo precedente (nel settembre 1993 e nell'ottobre 2000), hanno indotto un'inversione di tendenza; in particolare si illustra come nel 2000 un sensibile aumento di larghezza dell'alveo sia avvenuto attraverso processi di erosione laterale o per riattivazione di originari spazi fluviali naturalmente abbandonati o artificialmente sottratti, con risul- tati che ripropongono, seppur localmente e forse solo temporaneamente, forme d'alveo pluricursali analoghe a quelle del passato. Brevi cenni sulle differenti variazioni morfologiche intervenute durante le gravi piene del settembre 1947 e dell'ottobre 1977, con por- tate tra loro confrontabili, sottolineano ulteriormente gli effetti del condizionamento imposto dall'uomo: nel 1947, con sistema di deflusso non ancora monocursale e disponibilità di sedimenti in alveo, si è prodotto in lunghi tratti un aumento della sezione d'alveo; nel 1977, con unico canale di deflusso sinuoso-meandriforme in fase di incisione e massiccio depauperamento di sabbie e ghiaie, l'al- veo non ha mostrato un significativo aumento di larghezza, ma un'accentuazione delle anse presenti. Le varie situazioni vengono illustrate attraverso il confronto di immagini tratte da riprese aeree eseguite prima e dopo gli episodi di piena. Infine, nell'ottica di una cautelativa gestione dell'ambito fluviale indagato, si sottolinea la necessità di salvaguardare gli spazi necessari alla potenziale mobilità laterale del corso d'acqua - chiaramente emersa nel corso della piena del 2000 - per garantirvi in futuro un naturale sviluppo delle componenti morfologiche e biologiche. ABSTRACT: Turitto O., Audisio C. & Agangi A., The role of severe floods in the adjustment of river channel geometry (IT ISSN 0394- 3356, 2008). Numerous studies on river channel adjustments have focused on the role played by human activities in the processes of channel nar- rowing and incision which took place in several alluvial channels of the Italian rivers. The influence of embankments, bank protections, bridge structures and sediment mining appeared remarkable from the 1950s until the 1980s. Whereas a more or less evident process of channel widening was observed in some of these Italian rivers after the 1980s, leading to an opposite trend. Through this note the authors mean to provide a representative example. The study case refers to the Orco River, an Alpine tributary of the Po River in the Turin territory (North-Western Italy); it drains 906 km2 and its channel is 83 km long. In the study reach, correspon- ding to the lower 36 km of the river course (mean channel slope 0.7%), the channel is incised in the cobble and gravel deposits of the plain. Data collected come from different sources: a) published and unpublished information derived above all from Ministero dei Lavori Pubblici official publications about Italian rivers, from technical reports and designs of fluvial defence or bridge construction (mainly produced by Genio Civile) and from Regione Piemonte Archives (as flood levels and discharges recorded at a historical hydrometric gauging station); b) historical and most recent maps dating from 1881 to 1991 (by Istituto Geografico Militare Italiano, Magistrato per il Fiume Po, Regione Piemonte) at scales ranging between 1:25.000 and 1:5.000; c) aerial photographs taken every decade since 1945 until 2003 (by Istituto Geografico Militare Italiano, CNR-IRPI di Torino, Regione Piemonte and Provincia di Torino) at scales ranging between 1:45.000 and 1:5.000. Through aerial photographs one could also verify the hydrographical configuration of the river on the maps drawn at the same date. Through Geographical Information System (GIS) procedures, the planimetrical situations of the river channel at various dates were superimposed over the Regional Technical Map of the Regione Piemonte on a 1:10.000 scale; the different channel configurations were compared and measured. Investigations demonstrated that during the 19th century the river course showed almost everywhere a multi-thread channel with forms and numbers of ramifications variable both in space and time. However a slow and progressive simplification of fluvial configuration was observed; it was mainly produced through the abandoning of secondary ramifications and the islands joining the surrounding floodplain. This process was partly due to natural phenomena, persisting until the first half of the 20th century. In the last 50 years, however, the process was heavily accelerated by human activity, above all by channel regulation works and excessive sediment mining. These activities led to a rapid change in channel patterns, from multi-thread to wandering or single-thread configuration, favou- red by a deepening of the river bed (1÷2 m on an average and a local maximum of 3.5 m). Severe floods which occurred during the last years, in September 1993 (1500 m3/s) and in October 2000 (1650 m3/s), modified, howe- ver, the river bed geometry. In particular, the 2000 flood (the largest in the 80-year recording period) induced a remarkable increase of the mean channel width, also due to the renewed availability of sediments in the river bed due to the stop of excessive sediment mining after the 1980s. The aim of this work is to illustrate some morphological effects triggered by these two severe floods. It also provides some examples of Il Quaternario Italian Journal of Quaternary Sciences 21(1B), 2008 - 303-316 304 O. Turitto et al. 1. INTRODUZIONE Ricerche condotte sulle variazioni planimetriche degli alvei, con trasformazione dell'originario modello fluviale da forme pluricursali (tipiche del XIX secolo) verso forme tendenti al monocursale, hanno sottolinea- to il contributo fornito dalle attività antropiche in questi processi, in particolare sul restringimento e sull'incisio- ne del letto riscontrati in numerosi corsi d'acqua italiani. Della numerosa produzione scientifica disponibile sul- l'argomento si segnalano, a titolo di esempio, i lavori su corsi d'acqua dell'Italia settentrionale pubblicati da PEL- L E G R I N I et al. (1979), CA S T I G L I O N I & PE L L E G R I N I ( 1 9 8 1 ) , MARAGA & MORTARA (1981), BEZOARI et al. (1984), MARAGA (1989), GO V I & TU R I T T O (1993), DU T T O & MA R A G A ( 1 9 9 4 ) , CA S T A L D I N I et al. (1999), SU R I A N N. (1999), MA R C H E T T I (2002), SU R I A N et al. (2005). Gli aspetti emersi lungo corsi d'acqua dell'Italia centro-meridionale, talora con gravi ripercussioni anche sul fenomeno di arretramento della linea di costa, sono descritti, ad esempio, nelle pubblicazioni di GENTILI & PAMBIANCHI (1987), COLTORTI et a l. (1991), CA N U T I et al. (1992), BI G G I E R O et al. (1994), RINALDI & RODOLFI (1995), RINALDI & SIMON (1998), AUCELLI & RO S S K O P F (2000), RI N A L D I (2003), SA B A T O & TR O P E A N O (2004). In anni recenti sono state inoltre prodotte sintesi sull'argomento, sia attraverso una dettagliata analisi di casi nazionali, sia mettendo a confronto situazioni italia- ne ed estere (SU R I A N & RI N A L D I, 2003; RI N A L D I et al. , 2005). In questi lavori emerge come l'influenza esercitata da arginature, da protezioni di sponda, da strutture di attraversamento fluviale ed in particolare da attività estrattiva in alveo sia risultata determinante nell'esaltare i processi di restringimento e di incisione del letto, soprattutto a partire dalla seconda metà del '900. Per contro, in alcuni corsi d'acqua dell'Italia cen- tro-settentrionale è stata recentemente osservata un'in- versione di tendenza - documentata da fine anni '80 o da inizio anni '90, a seconda dei vari bacini - che ha portato ad un aumento di larghezza dell'alveo attraver- so processi di erosione spondale o di riattivazione di originarie superfici fluviali e ramificazioni periferiche abbandonate da tempo (SURIAN & RINALDI, 2004; SURIAN et al., 2005; TURITTO & AUDISIO, 2005; SURIAN, 2006). Gli incrementi di larghezza riscontrati hanno assunto valori particolarmente elevati in riferimento ad un corso d'ac- qua, il Torrente Orco (PE L L E G R I N I et al., 2008), lungo il quale nell'ultimo decennio del secolo scorso sono tran- sitate in due occasioni (nel 1993 e nel 2000) portate superiori al massimo storico precedente. Il risultato delle repentine modificazioni di forma e dimensione d'alveo intervenute durante questi episodi di piena (ad elevata intensità, ma bassa frequenza) non può però ritenersi duraturo, in quanto dipeso da portate ben al di sopra di quelle “efficaci” (AN D R E W S, 1980) necessarie e sufficienti per una movimentazione di sedimenti in grado di mantenere nel tempo una deter- minata configurazione d'alveo. Tuttavia si ritiene che un'analisi di queste profonde modificazioni - illustrate nella presente nota, unitamente a cenni di confronto su quanto avvenuto anche nel corso delle piene del 1947 e del 1977 - possa fornire utili spunti di riflessione sulle potenzialità dinamiche di un corso d'acqua in occasio- ne di eventi di estrema gravità. Ciò soprattutto nell'otti- ca di un ipotizzato “aumento nella frequenza di eventi intensi di precipitazione negli ultimi decenni” (ROGORA et a l., 2004) per effetto dei cambiamenti climatici in atto (SOCIÉTÉ HYDROTECNIQUE DE FRANCE, 2004; LEBENSMINISTE- RIUM, 2006) anche se, a tal riguardo, sussistono motivi di incertezza (EUROPEAN ENVIRONMENT AGENCY, 2004). 2. IL CASO DI STUDIO Il Torrente Orco, tributario alpino del Fiume Po, si origina dalle pendici della Becca di Moncorvè (3865 m s.l.m.) nel Massiccio Cristallino del Gran Paradiso, com- posto da prevalenti gneiss occhiadini. Il corso d'acqua drena una superficie di 906 km2, di cui 617 km2 in terri- torio montano, ed ha una lunghezza di 83 km dalla sor- gente al Fiume Po, in cui sbocca a quota 177 m s.l.m.; percorre gli ultimi 36 km nel tratto di pianura (Fig. 1), dove presenta un alveo a fondo ciottoloso-ghiaioso con una pendenza media di 0,7%. La nota prende spunto da una ricerca che era stata condotta su questo percorso di pianura (TURITTO & AUDISIO, 2005) per ricostruire le modificazioni avvenute durante gli ultimi due secoli nel contesto naturale e antropico. Indagini di maggior dettaglio si erano focaliz- zate sul tratto intermedio di 25 km, suddiviso nei sotto- tratti (OC01.02, OC02.01, OC02.02, OC03.01 in Fig. 1) che in uno studio promosso dall'Autorità di Bacino del Fiume Po venivano definiti omogenei, in funzione del modello fluviale (alveotipo) allora prevalente (AUTORITÀ DI the effects triggered by previous severe floods similar to each other in peak flow discharge which, however, occurred in different morphological conditions and sediment availability: with plenty of sediments the September 1947 flood (1410 m3/s, the largest before the 1993) induced a widening of the braiding/wandering channel; with lack of sediments the October 1977 flood (about 1300 m3/s) did not produce a widening of the channel (which meanwhile had turned into a narrow, incised and sinuous channel), but a bend growth. The selected cases shown in the figures point out the most frequently observed processes: reactivation of old branches naturally aban- doned or artificially closed off; severe bank erosion; opening of new peripheral branches by overflowing; variation of river bed elevation; bend growth; formation of new islands dissected from the floodplain by channel avulsion; adjustment of channel geometry proposing again (maybe only temporarily) the old multi-thread morphological configuration. The study points out that the channel widening which occurred during the 2000 flood suggests the necessity to assign to the river a large space of mobility to explain fluvial dynamics. Moreover, for a more natural future river management, an undisturbed wide space of freedom will allow a restoration of both morphological and biological components of the fluvial system. Parole chiave: Dinamica fluviale, Piena estrema, Analisi multitemporale, Torrente Orco, Italia nord-occidentale. Keywords: Fluvial dynamics, extreme flood, multitemporal analysis, Orco River, North-Western Italy. BACINO DEL FI U M E PO, 1995). In particolare, gli alveotipi segnalati per ciascun sottotratto erano, da monte verso valle: OC01.02 - da sinuoso a subrettilineo con barre longitudinali e laterali; OC02.01 - sinuoso con barre lon- gitudinali e laterali e isole; OC02.02 - sinuoso con caratteri pluricursali; OC03.01 - da sinuoso a mean- driforme nel settore superiore e intermedio, ramificato con barre longitudinali nel settore inferiore. Dall'analisi più approfondita erano stati esclusi i primi 10 km di monte, perchè qui la geomorfologia locale non aveva consentito al corso d'acqua di manife- stare una mobilità planimetrica tale da garantire signifi- cative misure di variabilità, e il chilometro finale, perchè qui le vicende evolutive dell'Orco erano strettamente legate alle vicende del Po e ormai troppo compromesse per l'eccessivo condizionamento subito da parte del- l'uomo. La ricerca aveva preso avvio dalla consultazione di materiale bibliografico ed archivistico: monografie sul corso d'acqua e sugli eventi di piena; pubblicazioni uffi- ciali del Ministero Lavori Pubblici (come i “Dati caratte- ristici dei corsi d'acqua Italiani”, editi dal 1934 al 1980); rapporti tecnici e progetti del Genio Civile, corredati da planimetrie di dettaglio, compilati in occasione di realiz- 305Il ruolo svolto da piene straordinarie ... zazioni, ricostruzioni o adeguamenti di opere di difesa o ponti; articoli di giornali a diffusione nazionale e locale; serie storica degli idrogrammi registrati alla stazione di misura di Pont Canavese (consultata presso gli archivi dell'ARPA Piemonte). Verifiche e integrazioni del quadro acquisito erano derivate da analisi multitemporale comparata di carto- grafia storica e foto aeree in visione stereoscopica. Nel primo caso si era fatto uso di cartografie di inizio e metà '800 in scala 1:50.000, delle Tavolette dell'Istituto Geografico Militare Italiano (IGMI) in scala 1:25.000 (edizioni dal 1881 agli anni '60 del secolo scorso) e delle restituzioni aerofotogrammetriche, sia in scala 1:5.000 (Magistrato per il Fiume Po, 1962), sia in scala 1:10.000 (Carta Tecnica Regionale, CTR del Piemonte, 1991). Nel secondo caso si erano utilizzate riprese aeree con scala media compresa tra 1:45.000 e 1:5.000 che, a partire dal 1945, coprono l'asta fluviale indagata anche più volte nello stesso decennio, fino al 2003 (rea- lizzate dall'IGMI, dal CNR-IRPI di Torino, dalla Regione Piemonte, dalla Provincia di Torino e da privati). Con l'ausilio di applicativi GIS (Geographical Information S y s t e m) le configurazioni idrografiche di ciascun anno erano state sovrapposte sulla base topografica della CTR in scala 1:10.000, consen- tendo confronti sulla presenza e distribuzione dei vari elementi fluviali, nonché misure di alcuni parametri, tra cui la larghezza dell'alveo. Vengono qui di seguito sintetiz- zati i principali aspetti emersi nel corso della ricerca. 2.1 Semplificazione del siste- ma di deflusso Per tutto il XIX secolo il Torrente Orco ha manifestato nel tratto di pianura un modello fluviale a più o meno marcata plur icursalità, variabile nello spazio e nel tempo, accompa- gnata da una lenta e progressi- va semplificazione del sistema di deflusso. L'occasionale per- dita di ramificazioni secondarie, dovuta in parte a cause naturali come le variazioni delle condi- zioni idrologiche a scala di baci- no (ME R C A L L I & CA T BE R R O, 2005), è perdurata fino al la prima metà del XX secolo. Nella seconda metà del secolo, invece, tale processo di sempli ficazione è apparso pesantemente accelerato per motivi strettamente connessi all'attività antropica nelle sue varie forme, soprattutto per la costruzione di difese e ponti ( TU R I T T O & AU D I S I O, 2008) e per l'estrazione di inerti dall'alveo (GOVI, 1976). Ciò ha comportato un'accentuata perdita degli ori- ginari spazi fluviali periferici con Fig. 1 - Torrente Orco nel percorso di pianura. Sono indicati i sottotratti indagati: OC01.02, OC02.01, OC02.02, OC03.01, definiti “omogenei” dall'Autorità di Bacino del Fiume Po in fun- zione dell'alveotipo prevalente. Sono inoltre ubicati i siti che compaiono nelle Figure da 4 a 8. The Orco River course in the plain. The investigated sub-reaches are indicated: OC01.02, OC02.01, OC02.02, OC03.01, they have been defined “homogeneous” by Autorità di Bacino del Fiume Po on the basis of the prevalent channel pattern. The sites shown in Figures 4 to 8 are also indicated. trasformazione della geometria dell'alveo da forme pluricursali a forme di transizione verso il sin- golo canale di deflusso (Fig. 2); il fenomeno si è tradotto in una riduzione della larghezza globa- le dell'alveo (Fig. 3A) compren- sivo, oltre che dei canali occu- pati dalle acque, anche delle barre e delle isole, elementi flu- vial i intesi secondo quanto descritto da BR I C E (1964) e riproposto da THORNE (1997). Nel periodo 1881-1989 tale riduzione è risultata variabi- le tra il 50% e il 70% per i vari sottotratti, ma quasi ovunque particolarmente concentrata tra gli anni '60 e '80 del secolo scorso, con un massimo del 52% per il tratto intermedio OC02.02. Contemporaneamente si è riscontrato un abbassamento del fondo alveo per incisione del canale dei deflussi ordinari, che col tempo si è trovato a prevale- re rispetto ad altri rami secon- dari. A seguito di misure esegui- te negli anni '70 con tecniche topografiche e fotointerpretative su 14 siti campione distribuiti lungo tutto il percorso di pianura ( GO V I, 1976), l'entità dell'ap- profondimento subito nel perio- do 1961-1975 è stato valutato mediamente in 1÷2 m, con un massimo locale di 3.50 m otte- nuto pochi chilometri a monte dello sbocco di Orco in Po. 2.2 Inversione di tendenza Analizzando la Figura 3A appare evidente come le varia- zioni di larghezza dell 'alveo riscontrate in ciascun sottotratto considerato, pur seguendo andamenti abbastanza diversifi- cati per il differente contesto morfologico e antropico, mostrino i minimi valori tra gli anni '60 e '80 del secolo scorso. Analogamente, in tutti i sottotratti si può notare un incremento dei valori nel periodo successivo al 1989; l'incremento minimo ha riguardato il sottotratto OC03.01 (+99%), il massimo è stato misurato in OC02.02 (+213%). Tali picchi nei valori di larghezza dell'alveo risulta- no essere in gran parte connessi agli effetti morfologici prodotti dalle piene del settembre 1993 e dell'ottobre 2000 che, con portate rispettivamente di 1500 m3/s e di 1650 m3/s, hanno superato il massimo storico preceden- te (1410 m3/s) registrato nel settembre 1947 (Fig. 3B). Grazie alla documentazione aerofotografica in visione stereoscopica realizzata dopo ciascun evento, è stato possibile confrontare la nuova situazione morfolo- gica modellata dal corso d'acqua durante le piene con quella ripresa in precedenza, a pochi anni di distanza; ciò ha permesso di analizzare con dettaglio il risultato della molteplicità di processi innescati dalla corrente fluviale. Inoltre, la disponibilità del materiale aerofoto- grafico realizzato con notevole ripetitività dopo il 1945 ha permesso di fornire alcuni esempi di quanto avvenu- to lungo il corso d'acqua anche in occasione di analo- ghe gravi piene precedenti a quelle di fine secolo. 3. ESEMPI DI EFFETTI MORFOLOGICI PRODOTTI DALLE PIENE Le notevoli capacità dinamiche manifestate dal Torrente Orco a fronte dell'evento straordinario dell'ot- tobre 2000, sono state in grado di rimodellare profon- damente la geometria dell'alveo lungo pressoché l'inte- 306 Fig. 2 - Torrente Orco tra Rivarolo e Feletto. Mobilità planimetrica manifestata dai canali di deflusso dal 1881 (da carta topografica IGMI in scala 1:25.000) al 1989 (da ripresa aerea IGMI in scala media 1:36.000) con trasformazione del modello fluviale dal pluricursale verso il monocursale. The Orco River from Rivarolo to Feletto. Planimetric mobility of the channel between 1881 (from IGMI topographic map on a 1:25.000 scale) and 1989 (from IGMI aerial photograph on a 1:36.000 mean scale) with the pattern transformation from the multi-thread toward the single- thread configuration. O. Turitto et al. 307 Fig. 3 - A: larghezza dell'alveo comprensivo delle isole fluviali (L) nel periodo 1881-2003 in ciascun sottotratto “omogeneo” per tipolo- gia d'alveo (OC01.02: da sinuoso a subrettilineo con barre longitudinali e laterali; OC02.01: sinuoso con barre longitudinali e laterali e isole; OC02.02: sinuoso con caratteri pluricursali; OC03.01: da sinuoso a meandriforme nel settore superiore e intermedio, ramificato con barre longitudinali nel settore inferiore). La larghezza dell'alveo è ricavata da cartografia in scala 1:25.000 (cerchio vuoto) e da aerofotografie a varia scala (cerchio pieno). B: variazione dei valori al colmo di altezza (h, linea sottile) e/o portata (Q, istogramma) registrati alla stazione di misura di Pont Canavese (617 km2 di bacino sotteso) fino al 1979 e nel 1993, alla stazione di Cuorgnè (630 km2 di bacino sotteso) nel 2000. A: width of river channel including fluvial islands (L) over the 1881-2003 period in each sub-reach with a “homogeneous” channel pat- tern (OC01.02: sinuous to straight with longitudinal and lateral bars; OC02.01: sinuous with longitudinal and lateral bars and islands; OC02.02: sinuous with multi-thread features; OC03.01: sinuous to meandering in the upper and middle parts, multi-thread with longi- tudinal bars in the lower part). Channel width derives from maps on a 1:25.000 scale (empty circles) and from aerial photographs on various scales (full circles). B: variation of peak levels (h, thin line) and/or discharges (Q, histogram) recorded at the Pont Canavese gauging station (617 km2 of drainage basin) up to 1979 and in 1993, at the Cuorgnè gauging station (630 km2 of drainage basin) in 2000. Il ruolo svolto da piene straordinarie ... ro suo percorso, riconquistando antichi spazi, acqui- sendone di nuovi e riproponendo in più punti il modello fluviale originario a più canali di deflusso obliterato da lungo tempo. È apparsa evidente la relazione tra intensità dei cambiamenti morfologici e necessità della corrente di adeguare forma e dimensione dell'alveo all'ecceziona- lità dell'apporto liquido e del carico solido messi in gioco in corso di evento (RI C H A R D S, 1982). Infatti, nel caso dell'apporto liquido esso è stato nel 2000 superio- re ad ogni massimo storico, come ricordato in prece- denza, ed il carico solido è risultato abbondante per la capacità della corrente di autoalimentarsi con presa in carico di sedimenti dalle sponde e dal fondo, in condi- zioni, peraltro, di cessata attività estrattiva in alveo. In riferimento al prelievo di inerti, si sottolinea che, per valutarne l'impatto sul sistema e non disponendo di dati sulle concessioni, si è ricorsi all'analisi delle riprese aeree in visione stereoscopica. Ne è emerso che le operazioni di prelievo, modestissime negli anni '50 e già molto diffuse negli anni '60, nel 1975 occupavano circa il 60% dell'alveo per profondità notevoli, anche se non quantificate. La situazione si è riproposta sulle riprese del 1980, mentre nel 1989 le attività apparivano molto ridotte in estensione, ma soprattutto in profondità, e condotte per lo più in prossimità degli impianti di lavo- razione (TU R I T T O & AU D I S I O, 2005). Il cambiamento è attribuibile agli effetti della Legge Regionale del Piemonte n. 69 del 22.11.1978, con cui veniva discipli- nata l'attività estrattiva, prevedendo tuttavia ancora autorizzazioni, anche se con precise norme di condu- zione. Successivamente, con l'istituzione dell'Autorità di Bacino del Fiume Po (Legge 183/89) le norme sui prelievi nelle fasce fluviali sono divenute molto restritti- ve, destinando le operazioni in alveo ai soli interventi di carattere manutentivo o di emergenza (BI A N C O, 1997). Tali restrizioni hanno quindi consentito di preservare gran parte dei depositi in alveo negli anni di poco pre- cedenti agli eventi di fine secolo. Si ritiene che la rinnovata disponibilità di sedimen- ti sia stata particolarmente determinante nel 2000, in quanto la presenza di sabbie, ghiaie e ciottoli mobiliz- zati durante la precedente piena del 1993 e nella fase del post alluvione - con profonda ed estesa movimen- tazione di sedimenti per operazioni di ricalibratura del- l'alveo, di rimbottimento di sponde e di messa in sicu- rezza di beni pubblici e privati - ha ancor più favorito la presa in carico, il trasporto e la ridistribuzione di ele- menti granulometrici eterogenei privi di coesione. Alla luce di questi fatti è giustificato l'aspetto parossistico assunto da taluni processi di modellazione. Tra le numerose situazioni emerse, sono state selezio- nate e vengono qui illustrate quelle ritenute rappresen- tative dei vari aspetti della dinamica di piena. La casisti- ca proposta, riferita prevalentemente agli episodi del 1993 e del 2000, ma con occasionali riferimenti a quan- to avvenuto negli stessi siti durante gli eventi del 1947 e del 1977, è suddivisa secondo il meccanismo prevalen- te che ha dato origine alle più significative modificazioni nella globale geometr ia d'alveo preesistente. L'ubicazione dei siti che compaiono nelle immagini a corredo del testo è indicata in Figura 1. 3.1 Riattivazione di rami secondari preclusi Gli elevati livelli idrometrici raggiunti durante le piene del 1993 e del 2000 hanno permesso alle acque di imboccare e percorrere con estrema violenza ramifi- cazioni periferiche attive nel XIX secolo e da lungo tempo precluse con opere di sbarramento. È il caso mostrato in Figura 4, in cui si nota un canale seconda- 308 Fig. 4 - Località Goritti di Cuorgnè, deflusso verso destra. Le frecce sottolineano il percorso seguito dalla corrente di piena nel 1993 (A) e nel 2000 (B) lungo un antico ramo di deflusso precluso a fine '800 per derivazioni a scopo industriale (C). The Goritti site near Cuorgnè, downflow to the right. The arrows indicate the direction followed by the flow during the 1993 (A) and 2000 (B) floods along an old branch closed off since the end of 1800s for industrial water use (C). O. Turitto et al. 309 Fig. 5 - Località Rivarotta presso Salassa, deflusso verso destra. Aspetto dell'alveo nel 1975 (A), nel 1993 (B) e nel 2000 (C). Gli intensi processi di erosione laterale innescati dalla piena del 2000 hanno provocato sensibili arretramenti di sponda rispetto alla situazione modellata dalla piena 1993; l'entità dello spostamento risulta di 200 m e 300 m in destra, di 90 m in sini- stra idrografica (distanze misurate lungo le linee tracciate in B e C). Sulle immagini sono evidenziati in tratteggio, come riferi- mento, i filari di alberi in destra e il campo in sinistra. The Rivarotta site near Salassa, downflow to the right. The pic- tures show the river course in 1975 (A), 1993 (B) and 2000 (C). Severe bank erosion processes induced by the 2000 flood pro- duced remarkable bank retreat compared with the bank posi- tion after the 1993 flood; the extent of bank retreat reached 200 m and 300 m on the right and 90 m on the left (distances mea- sured along the lines in B and C). Broken lines drawn on the pictures indicate rows of trees and a field as reference marks. rio in destra Orco a monte dell'abitato di Cuorgnè, sfruttato a fine '800 come derivazione a scopo indu- striale e già imboccato dalle acque di piena nel 1947 e nel 1948, con distruzione delle opere di presa. 3.2 Erosione spondale L'energia della corrente ha in più punti prodotto consistenti erosioni di sponda con presa in carico di ingenti volumi di materiale. È il caso mostrato in Figura 5, avvenuto nel 2000 presso la località Rivarotta di Salassa dove, per effetto dell'erosione laterale, sono stati misurati arretramenti di sponda fino ad alcune cen- tinaia di metri. 3.3 Apertura di nuovi canali di deflusso I violenti disalveamenti sulla piana inondabile hanno spesso innescato processi erosivi tali da dar luogo a un nuovo percorso periferico che, negli anni successivi, ha talora assunto il ruolo di canale di deflus- so principale. È quanto avvenuto in località Cascina Bianco di Salassa per la piena del 1947 con disalvea- mento e apertura di un nuovo ramo in sinistra (Figg. 6A e 6B) che è divenuto col tempo la sola via di deflusso per progressivo abbandono del ramo di destra (Figg. 6B e 6C). Si può però notare che questo ramo abban- donato in destra è stato nuovamente imboccato dalla corrente durante la piena del 2000 (Fig. 6D). 3.4 Variazioni di fondo Oltre ai cambiamenti morfologici riscontrati a livel- lo planimetrico, i processi erosivi e deposizionali hanno indotto variazioni anche nella configurazione altimetrica dell'alveo. La sezione topografica rilevata prima e dopo la piena del 2000 presso la Cascina Bianco di Salassa (Fig. 6E) rappresenta un esempio dell'effetto producibi- le da tali processi. In alcuni casi questi meccanismi hanno portato ad una “inversione del profilo della sezio- ne” (MA R A G A & MO R T A R A, 1977) per colmamento del canale dei deflussi ordinari e incisione di un nuovo canale spostato sul lato opposto dell'alveo. 3.5 Accentuazione di anse Alla fine degli anni '70, nel periodo di massima trasformazione del modello fluviale verso forme di tran- sizione tendenti al monocursale con andamento sinuo- so-meandriforme, l'effetto di piene straordinarie si è tra- dotto in una marcata accentuazione delle anse. Ciò è Il ruolo svolto da piene straordinarie ... 310 Fig. 6 - Località Cascina Bianco di Salassa, deflusso verso il basso. Il ripetersi di occasionali disalveamenti in sponda sinistra (freccia in A) hanno portato durante la piena del 1947 all'attivazione permanente di un nuovo ramo (freccia in B), costretto nella sua posizione da una difesa costruita nel 1949 (Difesa S. Antonio in B). Negli anni successivi questo ramo è diventato il canale di deflusso principale ed il ramo in destra è stato abbandonato (C). Nel 2000 (D) le acque di piena hanno imboccato anche il ramo disattivato in destra, scal- zando al piede il terrazzo di Cascina Bianco. Sulla sezione topografica rilevata prima e dopo la piena del 2000 presso Cascina Bianco (X-Y in E) si notano le variazioni di fondo alveo intervenute in corso di evento: in tonalità scure le aree di deposizione, in tonalità grigie quelle di asportazione (per gentile concessione dell'Ing. Aldo Gervasio, PiemonTecnica-Torino; scala originale delle lunghezze 1:2000 e delle altezze 1:200, riduzione del 73%). The Cascina Bianco site near Salassa, downflow to the bottom. After recurrent overflowings on the left side of the river (arrow in A) the 1947 flood activated a new branch (arrow in B) controlled in its position by an embankment. Afterwards the new branch on the left tur- ned into the main channel and the old branch on the right was abandoned (C). During the 2000 flood (D) the water followed the left branch again, inducing severe bank erosion at the foot of the Cascina Bianco terrace. Topographic cross-sections plotted near Cascina Bianco before and after the 2000 flood (X-Y in E) show the altimetrical adjustments of river bed geometry induced by water flow: depositional areas are dark and erosional areas are grey (courtesy of Ing. Aldo Gervasio, PiemonTecnica-Torino; original horizon- tal scale 1:2000 and vertical scale 1:200, reduction of 73%). O. Turitto et al. avvenuto nel settore medio-inferiore del tratto di pianu- ra dell'Orco, dove aveva preso avvio ed era in fase più avanzata la trasformazione fluviale (Figg. 7A e 8B). In questo settore sono state eseguite misure in 16 siti dove, per effetto della sola piena del 1977, erano apparsi evidenti i processi di accentuazione di anse rispetto alla situazione ripresa nel 1975; gli arretramenti di sponda risultano oscillare più frequentemente su valori di 60÷80 m, con minimi di 40 m ed un unico mas- simo di 120 m. 3.6 Formazione di nuove isole fluviali In alcuni settori le correnti idriche non contenute in alveo hanno attraversato ed eroso il piano campagna creando direttrici di deflusso lungo nuovi, recenti o anti- chi percorsi. Nel 2000 tale meccanismo ha isolato parti della piana inondabile con conseguente formazione di isole fluviali. Sono un esempio di questi effetti morfolo- gici le immagini proposte nelle Figure 5C, 6D e 7C dove emerge che, in diverso numero ed estensione, porzioni di territorio perifluviale sono entrate a far parte del nuovo alveo sottoforma di isola vegetata. 3.7 Rimodellazione di un sistema di deflusso pluri- cursale Attraverso i vari meccanismi descritti, le variazioni di forma e di dimensione del nuovo letto ricostruito dal corso d'acqua durante la sola piena del 2000 si sono localmente tradotte in un sensibile allargamento dell'al- veo, accompagnato da una trasformazione del modello fluviale preesistente. Ne sono un esempio le situazioni illustrate nelle Figure 6, 7 e 8, che documentano una riconfigurazione dell'alveo con forme fluviali a più canali di deflusso, abbandonate in quelle località nella prima metà del '900. 4. DISCUSSIONE E CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE Con il caso presentato si è voluto fornire un con- tributo conoscitivo sugli effetti parossistici che possono innescarsi in occasione di piene eccezionali, portando ad un drastico rimodellamento della geometria di un alveo per accentuate erosioni laterali, per violenta inva- sione della piana inondabile e per neoformazione di 311 Fig. 7 - Confluenza Orco-Malesina presso Foglizzo, deflusso verso il basso. Sulle immagini riprese dopo le piene del 1977 (A), del 1993 (B) e del 2000 (C) è tracciato con linea bianca o nera l'andamento seguito dal corso d'acqua prima della piena. Il modello fluviale sinuoso subentrato negli anni '70 è stato esaltato nel 1977 per accentuazione delle anse, ancora mante- nuto nel 1993, ma obliterato dalla piena del 2000, che ha sen- sibilmente ampliato l'alveo e riproposto un modello fluviale a più canali di deflusso. La riattivazione di un antico ramo (frec- cia in C) ha trasformato una porzione della piana inondabile in isola fluviale. The Orco-Malesina confluence site near Foglizzo, downflow to the bottom. On the aerial photographs taken after the 1977 (A), 1993 (B) and 2000 (C) floods the white or black lines show the position of the river course before the flood. The sinuous pat- tern established in the 1970s persisted during the 1977 flood (with a severe bank erosion due to the bend growth) and still during the 1993 one. Whereas during the 2000 flood the river cancelled the sinuous pattern, leading again to a multi-thread configuration. The reactivation of a relic channel (arrow in C) isolated a floodplain portion, transforming it into a fluvial island. Il ruolo svolto da piene straordinarie ... rami secondari o riattivazione di quelli abbandonati nel passato. È stato documentato come durante la piena del 2000 tali processi abbiano riproposto anche solo localmente - e forse solo temporaneamente - il modello fluviale originario a più canali di deflusso, obliterato da tempo per cause naturali o per motivi antropici. Dagli studi condotti è emerso come la configura- zione d'alveo imposta al Torrente Orco negli anni '70 e '80 del secolo scorso (stretto canale di deflusso ad andamento sinuoso-meandriforme) abbia indotto a un falso concetto di sicurezza, suggerendo condizioni di equilibrio dinamico duraturo. L'indagine storica, basata su una lunga serie di documentazione multitemporale e sulla lettura delle forme fluviali presenti sul territorio a testimonianza dei percorsi abbandonati nel passato, hanno invece permesso di capire che quella configura- zione d'alveo era stata in gran parte artificialmente indotta e non corrispondeva pertanto alle reali poten- zialità dinamiche del corso d'acqua. Nel produrre le sensibili modificazioni nel letto flu- viale, è apparsa determinante l'intensità dei processi di erosione spondale, unitamente alla rinnovata disponibi- 312 Fig. 8 - Località Cascina Mure presso San Benigno, deflusso verso il basso. Il modello fluviale di inizio anni '60 (A) appare in trasfor- mazione verso forme monocursali sinuose, sottolineate dalla presenza di una grande ansa (freccia). Sulle riprese successive, scattate dopo le piene del 1977 (B), del 1993 (C) e del 2000 (D), è tracciato con linea bianca o nera l'andamento seguito dal corso d'acqua prima della piena. Dopo il taglio della grande ansa del 1961, avvenuto a fine anni '60, la piena del 1977 ha notevolmente accentuato le sinuosità a monte del taglio (frecce in B). La piena del 1993 (C) non ha modificato molto questo andamento, mentre la piena del 2000 (D) ha sensibilmente ampliato l'alveo, impostando un sistema articolato in più canali di deflusso. The Cascina Mure site near San Benigno, downflow to the bottom. In the beginning of the 1960s (A) the fluvial pattern was going to change into the single-thread configuration, with a large bend (arrow). On the following aerial photographs taken after the 1977 (B), 1993 (C) and 2000 (D) floods the white or black lines show the position of the river course before the flood. After the cut-off of the 1961 bend, occurred at the end of 1960s, the 1977 flood increased the river sinuosity upstream the cut-off (arrows in B). During the 1993 flood (C) the channel configuration was not much modified, but after the 2000 flood (D) the river channel appeared considerably widened and transformed into the old multi-thread system. O. Turitto et al. lità di materiale alluvionale in alveo (per cessazione del prelievo incontrollato) che le notevoli portate in transito sono state comunque in grado di ridistribuire con diffusi processi di presa in carico, di trasporto e di deposito. Anche in occasione della piena del 1947 (1410 m3/s, la massima storica prima del 1993), avvenuta in condizioni di disponibilità di sedimenti per assenti o scarsissimi prelievi di inerti, si è prodotto un rimodella- mento delle forme fluviali con ampliamento dell'alveo nel settore intermedio del percorso analizzato, dove era ancora sviluppato il modello a più canali di deflusso. Ciò è emerso dal confronto delle riprese aeree prece- denti (1945) e successive (1954) all'evento (cfr. ampiez- za 1945 e 1954 dei tratti OC02.01 e OC02.02 in Fig. 3A) e supportato da documenti d'archivio. Per contro, nello stesso settore ma in periodo di massimo approvvigionamento di inerti ed in presenza di un unico canale ad andamento sinuoso in fase di inci- sione, la piena del 1977 (valutata intorno a 1300 m3/s) non ha dato luogo a significativi fenomeni di amplia- mento dell'alveo, ma ad un'accentuazione delle anse presenti (cfr. Figg. 7A e 8B). È ragionevole supporre che ciò sia avvenuto a seguito di un deficit di carico solido, compensato con autoalimentazione a scapito delle sponde concave del percorso sinuoso, associato ad una maggior capacità contenitiva del canale di deflusso soggetto ad erosione di fondo per gli intensi e incon- trollati prelievi di sabbie e ghiaie. Si ritiene pertanto che questi diversi effetti morfo- logici prodotti lungo l'Orco dagli eventi del 1947 e del 1977 - con elevati valori di portata registrati alla stessa stazione di misura, ma in differente contesto di gestione dei sedimenti in alveo - pongano ulteriormente in evi- denza due aspetti: la capacità delle piene nel rimodella- re forme fluviali secondo una tipologia d'alveo a più canali di deflusso, se ai volumi idrici si associa una disponibilità di sedimenti da movimentare (come nel 1947 e nel 2000); l'interferenza operata dall'uomo sulle morfodinamiche di piena, privando il sistema di un ele- mento fondamentale quale il carico solido (come nel 1977). Tale ultimo aspetto è stato peraltro ricorrente- mente richiamato in molti lavori, tra cui quelli citati in introduzione, come concausa o addirittura causa pre- valente dei rapidi processi di restringimento e incisione degli alvei osservati tra gli anni '60 e '80 del secolo scorso. Sotto questo aspetto, quindi, si può affermare che quanto avvenuto in Orco in quei decenni rispecchi con buona contemporaneità e analogia di effetti e cause quanto avvenuto in numerosi corsi d'acqua della rete idrografica nazionale. Anche il fenomeno di allargamento della sezione d'alveo, che ha riguardato l'Orco dopo gli anni '80, è stato segnalato pressoché contemporaneamente in buona parte dei corsi d'acqua recentemente indagati nell'Italia centro-settentrionale, proprio in concomitanza dell'applicazione di norme più restrittive in materia di estrazione di inerti (SURIAN et al., 2008). Il valore di allar- gamento è stato tuttavia più elevato in Orco, rispetto agli altri casi analizzati, per il carattere di singolarità derivato dal manifestarsi della piena estrema del 2000. Va infine sottolineato che negli anni futuri, in assenza di eventi eccezionali confrontabili con quelli di fine secolo, l'assetto planimetr ico modellato dal Torrente Orco nel 2000 potrà essere rielaborato per dare nuove forme di equilibrio dinamico, in funzione delle portate in transito e della disponibilità di materiale in alveo, ferma restando una situazione di erodibilità delle sponde (PI É G A Y et al., 2005; SU R I A N & CI S O T T O, 2007). Gli elementi fluviali periferici ubicati a quote maggiori potranno essere risparmiati da violente cor- renti e solo occasionalmente sommersi dalle acque con modesti battenti. Ne potrà derivare col tempo una loro mancata connessione con il canale di deflusso princi- pale, una rapida colonizzazione da parte della vegeta- zione ed una progressiva esclusione dall'ambito dell'al- veo, riducendone in qualche misura i valori di larghezza globale raggiunti dopo la piena del 2000. A tal proposi- to si fa rilevare che recenti verifiche effettuate sulle ortofotocarte del 2006 lungo un tratto campione di circa 2 km presso il ponte di Feletto hanno fatto regi- strare un valore di larghezza dell'alveo inferiore a quello del 2003 (-27%), tuttavia ancora superiore a quello del 1989 (+11%). Anche se nel prosieguo delle indagini verrà con- fermata sull'intero percorso indagato una generale ten- denza alla riduzione della notevole larghezza d'alveo raggiunta nel 2000, ai fini di una cautelativa gestione degli ambiti fluviali occorrerà sicuramente tener conto degli spazi necessari alla “funzionalità della dinamica evolutiva del corso d'acqua” e fondamentali per la “tutela della biodiversità acquatica e ripariale” (AUTORITÀ DI BACINO DEL FIUME PO, 2000), senza tuttavia sottovaluta- re i possibili effetti di futuri eventi di piena estremi. RINGRAZIAMENTI Ricerca iniziata nel l'ambito del progetto “Monitoraggio e manutenzione del Fiume Orco” pro- mosso dalla Regione Piemonte-Direzione Difesa del Suolo (Responsabile Scientifico: Ing. Giorgio LO L L I N O del CNR-IRPI di Torino) e proseguita con fondi del Progetto MIUR-PRIN 2005 “Dinamica recente e attuale di alvei fluviali nell'Italia centro-settentrionale: tendenze evolutive, cause ed implicazioni appl icative” (Responsabile nazionale: Dott. Nicola SU R I A N dell'Università di Padova; Responsabile locale: Dott.ssa Luisa PELLEGRINI dell'Università di Pavia). Si ringraziano gli anonimi revisori per gli utili commenti e suggerimen- ti, nonché il Prof. Daniel HARTLEY per la revisione delle parti di testo in lingua inglese. I fotogrammi a corredo del testo sono stati resi liberi per gli usi consentiti dalla Legge (D.P.R. 367 del 29.09.2000). BIBLIOGRAFIA ANDREWS E.D. 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