La diga di Kariba è il lago artificiale più grande del mondo da 180 km³: perché ha causato 2000 terremoti

Imbrigliare 180 miliardi di metri cubi d'acqua  su una superficie di 5.500 km²: il riempimento della diga di Kariba tra il 1958 e il 1963, al confine tra Zambia e Zimbabwe, non solo ha creato il più grande bacino artificiale del pianeta per capacità, ma ha accompagnato circa 2.000 scosse sismiche, culminate in una forte scossa di magnitudo 6.1 il 23 settembre 1963, costringendo la scienza geotecnica a raffinare le regole della meccanica delle rocce e della sicurezza delle grandi opere idrauliche.

L’impianto idroelettrico di Kariba

La diga di Kariba è una enorme opera di ingegneria idraulica che è stata realizzata nella gola di Kariba lungo il corso del fiume Zambesi, al confine tra Zambia e Zimbabwe. Progettata negli anni '50, la struttura principale consiste in una diga ad arco a doppia curvatura in calcestruzzo armato, caratterizzata da un'altezza di 128 metri e uno sviluppo del coronamento di 579 metri.

L'opera venne realizzata al fine di soddisfare il grande fabbisogno energetico dell'industria di estrazione del rame (nella regione dello Zambian Copperbelt) e per dare sostentamento allo sviluppo industriale di entrambi i Paesi confinanti. Il complesso idroelettrico sfrutta due distinte centrali in caverna (la Kariba South Bank in Zimbabwe e la Kariba North Bank in Zambia), con una potenza complessiva installata che si attesta attorno ai 2.000 MW.

Il bacino artificiale generato dallo sbarramento – il Lago Kariba – presenta un'estensione di oltre 280 chilometri in lunghezza e raggiunge una larghezza massima di 40 chilometri, ed è in grado di trattenere una massa d'acqua in grado di alterare localmente la topografia geodetica e la distribuzione delle masse crostali.

Il fenomeno della sismicità indotta

La sismicità indotta da invaso (nota in ambito scientifico come Reservoir-Induced Seismicity o RIS) è un fenomeno geotecnico e geofisico accertato in cui il riempimento di un bacino idrico è in grado di alterare lo sforzo naturale della crosta terrestre, provocando la riattivazione di faglie preesistenti. Nel caso della diga di Kariba, la presenza di un sistema tettonico estensionale attivo riconducibile alle propaggini del Rift dell'Africa Orientale ha costituito il contesto ideale per l'innesco sismico.

L'invaso agisce secondo due meccanismi idro-geomeccanici fondamentali. Prima di tutto l'effetto di carico idrostatico immediato, in cui l'accumulo di 180 miliardi di tonnellate d'acqua genera un incremento repentino dello sforzo normale totale  e dello sforzo di taglio,  sui piani di faglia sottostanti. In un regime tettonico distensivo, questo incremento aumenta la componente destabilizzante lungo la faglia.

Abbiamo inoltre anche un effetto di diffusione della pressione neutra. Infatti, con il passare del tempo, l'acqua percola attraverso le microfratture della matrice rocciosa, incrementando gradualmente la pressione dei pori  ad elevate profondità (5–10 km). Questo incremento riduce direttamente lo sforzo normale efficace,  abbattendo la resistenza al taglio  della faglia fino a provocare lo slittamento improvviso dei blocchi. A Kariba, la sequenza sismica iniziò nel 1959 durante le prime fasi di riempimento, culminando la notte del 23 e 24 settembre 1963 con un terremoto principale di magnitudo 6.1 – 6.2, seguito da centinaia di scosse di assestamento. L'evento di Kariba è storicamente riconosciuto come uno dei casi classici e tra i primi terremoti indotti (RIS) di forte magnitudo studiati in dettaglio.

L’impatto economico dell’opera ingegneristica

L'impatto economico della diga di Kariba si articola in una complessa dualità tra la straordinaria spinta allo sviluppo regionale e i pesanti costi manutentivi emersi nel lungo periodo. Fin da quando il progetto è stato realizzato ha rappresentato il motore primario dell'industrializzazione di questa area del continente africano, garantendo l'approvvigionamento elettrico continuo e a basso costo indispensabile per alimentare la fiorente industria mineraria del rame nello Zambia e il settore manifatturiero e urbano dello Zimbabwe, arrivando a coprire circa la metà della domanda elettrica di quest'ultimo.

C'è anche da sottolineare, però, che questo enorme vantaggio competitivo ha generato una pericolosa dipendenza strutturale. I prolungati periodi di siccità che purtroppo sono andati a colpire il bacino del fiume Zambesi negli ultimi decenni, hanno drasticamente ridotto i volumi d'invaso utili, provocando severe crisi energetiche e prolungati blackout industriali che hanno paralizzato intere filiere produttive. A questo si aggiungono gli enormi costi finanziari per la sicurezza geotecnica: per evitare un catastrofico cedimento strutturale, le istituzioni internazionali come la Banca Mondiale, l'Unione Europea e la Banca Africana di Sviluppo hanno dovuto stanziare circa trecento milioni di dollari al fine di finanziare complessi lavori di ripristino e stabilizzazione della fossa di dissipazione e dell'arco della diga. Il rischio sistemico di un eventuale crollo, che travolgerebbe anche l'infrastruttura di Cahora Bassa più a valle in Mozambico, trasforma così la gestione finanziaria dell'opera in una permanente sfida di bilancio per l'intera regione.

Impatto ambientale

La creazione del bacino di Kariba ha comportato una trasformazione irreversibile dell'ecosistema naturale del fiume Zambesi, accompagnata anche da drammatiche conseguenze socio-ambientali. Il primo devastante impatto si verificò durante la fase di riempimento dell'invaso, che sommerse oltre cinquemila chilometri quadrati di terre fertili e foreste, costringendo al ricollocamento forzato più di 57 mila persone appartenenti alla popolazione indigena locale.  Questo spostamento di massa, noto come Operazione Resettlement, andò purtroppo a disgregare comunità millenarie e spazzò via economie agricole tradizionali fondate sulle piene naturali del fiume.

La rapida salita delle acque intrappolò anche la fauna selvatica locale, rendendo necessaria una delle più imponenti operazioni di soccorso animale della storia, l'Operazione Noah, con cui oltre seimila esemplari tra elefanti, rinoceronti e felini vennero salvati e trasferiti in aree protette. L'infrastruttura ha inoltre interrotto per sempre la continuità idrologica dello Zambesi, alterando drasticamente la dinamica dei sedimenti e cancellando le esondazioni stagionali che mantenevano in vita la biodiversità delle pianure alluvionali di Mana Pools e la fertilità del delta del fiume in Mozambico. A questi scompensi ecologici si affiancano criticità idro-geotecniche dirette: l'azione combinata degli scarichi ad alta pressione e della sismicità indotta ha scavato una profonda voragine di erosione nella roccia di fondazione a valle dello sbarramento, alterando in modo permanente il contesto geomorfologico e fluviale circostante.

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