La professione dell’ingegnere idraulico è tra le più antiche essendo, infatti, le opere idrauliche coeve alle vestigia di antichissime civiltà. La sua funzione è sempre stata cruciale; si pensi, ad esempio, che l’irrigazione e la navigazione hanno necessariamente preceduto la civilizzazione. Le tecniche di controllo delle acque si sono sviluppate nell’antichità con la realizzazione dei primi canali in Egitto e in Mesopotamia, regioni a ridottissima pendenza, se non proprio piane, con fiumi dotati di portate rilevanti, clima caldo e terra fertile. In Egitto, la valle del Nilo era in origine una palude sommersa da piene periodiche e attorniata da terre desertiche. Furono costruiti, in quell’epoca remota, canali con deflusso a gravità per consentire, durante i periodi di morbida e di piena, il trasporto di acque in grande quantità verso i terreni da irrigare. La prima diga nota fu costruita all’epoca della I Dinastia, fondata dal leggendario Menes, verso il 4000 a.C., allo scopo di deviare il corso del Nilo ed edificare la città di Menfi sui terreni sottratti alle acque. Molte antiche dighe a terrapieno, tra cui quelle costruite dai babilonesi, facevano parte di complessi sistemi di irrigazione che trasformavano regioni improduttive in fertili pianure.
Anche se la regione del Nilo era già abitata in tempi preistorici, è stato durante l'Antico Impero, quando la regione è stata colonizzata sistematicamente, che è diventata una delle zone più fertili della terra per le grandi opere di ingegneria eseguite durante la XII dinastia. Infatti, sotto il regno di Amenemhat III, faraone del Medio Impero, furono regolate nel XIX secolo a.C. le acque del Lago Moeris nella regione di El Fayum. Il nome gli fu conferito da Erodoto che, visitandolo nel V secolo a.C., volle sostituire il nome di mer-uer (gran lago) con il quale lo identificavano gli antichi. L’intorno del lago era all’epoca costituito da terreni pantanosi e per renderli coltivabili fu necessario drenarli e regolare il deflusso delle acque provenienti dal Nilo, mediante una gigantesca rete di canali realizzata dai tecnici di Amenemhat III che destò stupore in tutto il mondo antico (per inciso, il lago Moeris oggi è chiamato Birket Qarun, è divenuto salato ed è di dimensioni molto più ridotte).
Sempre con riferimento all’epoca pre-cristiana, è noto che le colture dei sumeri nella Mesopotamia meridionale (la regione meridionale dell'attuale Iraq) vennero irrigate fin dal 2400 a.C., e che i cinesi iniziarono a irrigare artificialmente le loro coltivazioni a partire dal 2200 a.C. Inoltre, i peruviani disponevano di sofisticati sistemi di irrigazione già prima della nascita di Cristo e, nello stesso periodo, i nativi del Nord America vantavano già più di 100.000 ettari di terreno irrigato nella Salt River Valley dell’Arizona.
Poco prima della conquista romana (ca. 30 a.C.), i Tolomei, la cui dinastia era iniziata il 305 a.C., provvidero a realizzare numerose opere per l'irrigazione, trascurata negli ultimi secoli del periodo faraonico, ossia sotto le dinastie saitiche, nubiane e persiane. Nelle aree basse furono costruite dighe e chiuse per controllare l'inondazione e bacini per provvedere ai periodi di magra del Nilo. Vennero utilizzati meccanismi di sollevamento nelle aree dove l'inondazione non arrivava naturalmente. Si ricorda, ad esempio, lo shaduf, strumento semplice e ingegnoso adottato a partire dal II millennio a.C. dalle popolazioni egiziane per pescare acqua da fiumi e laghi e alimentare canali a un livello più alto o innaffiare campi coltivati, palmeti, viti, orti. L’attrezzo è composto da due pali, uniti in alto da un’asse su cui poggia una lunga pertica. Ai due estremi della pertica vi erano un masso e un secchio. Un uomo da solo, manovrando la pertica, poteva raccogliere e sollevare circa 3000 litri d’acqua al giorno. Quando i dislivelli da risalire erano sensibili, gli shaduf venivano messi in fila lungo il declivio.
Questo lungo cenno storico serve a rimarcare come la branca idraulica abbia sempre rappresentato una frontiera avanzata dell’ingegneria, particolarmente attenta non solo alla soluzione di problemi correnti di ogni civiltà ma a porre le basi per i più importanti processi di trasformazione delle stesse. Un analogo concetto può essere anche richiamato per quanto accaduto, quasi ai nostri giorni, tra il XIX e il XX secolo, con riferimento alla progettazione, esecuzione e costruzione di opere per il rifornimento idrico e di sistemi di fognatura, irrigazione e macchine idrauliche, di canali, porti e opere fluviali. In tutti questi settori, infatti, si verificarono, in particolare nella seconda metà dell’800, significativi e spettacolari progressi. Si pensi ad esempio alle prime dighe ad arco, realizzate in Francia, quali la diga di Zola (1843), alta 36 m, presso Aix-en-Provence, e la diga di Furens (1861-66), su un affluente della Loira, alta 52 m, o alle prime pompe centrifughe, presentate nel 1851, o alle turbine a flusso centripeto, proposte da Francis (1840), nelle quali l’acqua passa tra un numero di palette distributrici che la deviano con continuità entro i passaggi ricavati tra le palette curve della girante calettate sull’albero. Le stesse furono poi perfezionate da Thomson, nella cui macchina la girante e il distributore erano racchiusi in una grande camera a spirale, nella quale l’acqua entrava nella parte più larga della spirale e scorreva in essa a velocità quasi costante, venendo deviata nella girante dal distributore, sagomato in modo da seguire le linee di flusso di un vortice a spirale. Durante la seconda metà del secolo divenne di uso generale, per le cadute elevate, la ruota Pelton, la cui origine risale allo sfruttamento dei getti per lo scavo nelle miniere d’oro. Essa fu infatti realizzata per la prima volta per produrre energia quando, intorno al 1870, in una miniera della California si esaurì la vena aurifera. Già verso il 1890, una Pelton di circa 2 m di diametro funzionava sotto una caduta di 122 m in una miniera dell’Alaska, sviluppando una potenza di 500 cavalli e azionava 240 stampi, 96 mulini e 13 frantoi di minerali. Un’altra ruota funzionava con una caduta di 640 m.
Se tutto ciò fu possibile è grazie all’incredibile sviluppo della scienza idraulica, originato dall’Handbuch der Mechanik und der Hydraulik (Eytelwein, 1801), contenente una notevole raccolta di studi sul flusso dell’acqua in tubature composte, il moto dei getti e il loro urto sulle superfici, nonché la teoria secondo la quale una ruota idraulica ha il massimo rendimento quando la velocità periferica è la metà della velocità della corrente. Nel corso di tutto il XIX secolo il moto idraulico interessò profondamente una brillante schiera di sperimentatori e di matematici, tra i quali si evidenziarono Poncelet (ruote idrauliche e teoria delle turbine); Scott Russell, Green, Rankine e McCowan (moto delle onde); Bidone (correnti superficiali); Stokes (moto di sfere in fluidi viscosi) e principalmente, in quanto decisivi, Darcy (1803-1858) per l’analisi delle resistenze al moto idraulico nei mezzi porosi e nelle condotte, Froude (1810-1879) per la teoria dei modelli in scala ridotta, da lui introdotta per calcolare la resistenza al moto delle navi e Reynolds (1842-1912), che identificò scientificamente la fondamentale differenza tra il moto idraulico laminare e quello turbolento.
L’ingegneria idraulica ha anche contribuito ad innovare la cultura della difesa idraulica del territorio, con opere che hanno particolarmente caratterizzato, dall’unità d’Italia e per circa un secolo, l’attività dello Stato, con un impegno di rilevante misura nel secondo dopoguerra, per il rinnovamento delle sue strutture territoriali e produttive. Già nella prima metà del XX secolo, in realtà, sull’onda di tale innovazione, poche e ben costruite leggi avevano posto le basi per realizzare l’assetto idrografico e idraulico che il nostro territorio possiede ancora oggi. Tra queste, si segnalano il Testo Unico sulle Opere Idrauliche (R.D. n. 523, 1904), le norme del 1933 per la bonifica integrale (R.D. n. 215) e sulle derivazioni e utilizzazioni della acque pubbliche (R.D. n. 1775).
Ciò nonostante, la maggiore pressione della società italiana del secondo dopoguerra, sempre più orientata ad ottenere spazi e beni, oltre ad aver trasformato irreversibilmente la morfologia di molte reti idrografiche, ha accresciuto, se non la frequenza, la pericolosità di eventi meteorici intensi e meno intensi. E così, sotto la spinta di catastrofi naturali e non, quali quelle del Polesine del 1951, del Vajont del 1963 e dell’Arno del 1966, l’ingegneria idraulica si è fatta carico di innovare ancora una volta la propria cultura e di favorire l’adeguamento del quadro normativo con un’attenta azione di accompagnamento tecnico-scientifico, che iniziò con i lavori della ben nota commissione De Marchi e proseguì con la Conferenza nazionale delle acque dei primi anni 70, col Progetto Finalizzato Difesa del suolo del CNR e con le attività del Gruppo Nazionale per la Difesa dalle Catastrofi Idrogeologiche. In questo contesto si segnalano lo sviluppo della scienza idrologica, unica idonea a fornire gli elementi fondamentali per la conoscenza dell’esposizione del territorio al rischio di alluvione, le leggi per la difesa del suolo (L.183/89) e, seppur in misura minore, la legge istitutiva del servizio di protezione civile.
Negli ultimi anni, infine, proprio lo sviluppo di discipline quali l’idrologia, l’idraulica fluviale, l’idraulica computazionale e l’idraulica ambientale ha consentito di descrivere, mediante modelli matematici a base fisica e fenomenologica, complessi processi fisico-climatici non altrimenti descrivibili alle molteplici scale alle quali essi si manifestano nella realtà. Cosicché l’ingegneria idraulica si caratterizza oggi, oltre che per la sua tradizionale attenzione alle opere civili, come disciplina tecnica di riferimento per lo studio delle dinamiche ambientali, con particolare riguardo alla disponibilità e utilizzazione delle acque superficiali, alle modificazioni morfogenetiche delle reti fluviali e alla descrizione dei fenomeni di piena, alla caratterizzazione spazio-temporale delle precipitazioni alle piccole scale e agli scambi di massa e di energia tra atmosfera, suolo e vegetazione. La storia recente ha quindi promosso l’ingegneria idraulica come branca portante dell’ingegneria per l’ambiente e il territorio, aumentandone il già ricco patrimonio di competenze.
In conclusione, le vicende dell’ingegneria idraulica, perenne avanguardia tecnologica dall’antichità ad oggi, non possono che inorgoglire i giovani che vi si avvicinano così come non possono che impegnare tutti gli operatori pubblici e privati che se ne occupano ad un’azione altamente responsabile, in un costante confronto con la storia e con le più alte aspettative sociali.
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