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La Cascata delle Marmore è una cascata a flusso controllato tra le più alte d'Europa, potendo contare su un dislivello complessivo di 165 m, suddiviso in tre salti (il primo, più alto, di 83 m). Il nome deriva dai sali di calcio presenti sulle rocce che sembrano simili a marmo. Si trova a circa 7,5 km di distanza da Terni, quasi alla fine della Valnerina, la lunga valle scavata dal fiume Nera. La cascata è formata dal fiume Velino che, in prossimità della frazione di Marmore (376 m s.l.m., 802 abitanti secondo i dati Istat del 2001), defluisce dal lago di Piediluco e si tuffa con fragore nella sottostante gola del Nera. Normalmente solo una parte dell'acqua del fiume Velino (portata media 50 m³/s) viene deviata verso la cascata (circa il 30%, equivalenti a circa 15 m³/s). Il fiume Velino percorre gran parte dell'altopiano che circonda Rieti, e a valle si trova naturalmente intralciato dalla presenza di massicci calcarei e dall'assenza di un adeguato letto ove scorrere. Questa particolare configurazione geologica ha portato, nel corso delle ere, alla formazione di una palude stagnante, nociva per la salubrità dei luoghi. Nel 271 a.C., il console romano Manlio Curio Dentato ordina la costruzione di un canale (il Cavo Curiano) per far defluire le acque stagnanti in direzione del salto naturale di Marmore: da lì, l'acqua precipitava direttamente nel fiume Nera, affluente del Tevere.
Tuttavia, la soluzione di questo problema ne creava un altro: in concomitanza delle piene del Velino, l'enorme quantità d'acqua trasportata dal Nera minacciava direttamente il centro abitato di Terni. Questo fu motivo di contenzioso tra le due città, tanto che nel 54 a.C. si giunse a porre la questione direttamente al Senato Romano: Terni era rappresentata da Cicerone, Rieti da Aulo Pompeo. La causa si risolse con un nulla di fatto, e le cose rimasero così per i secoli successivi.
La mancata manutenzione del canale portò però ad una diminuzione del deflusso delle acque e ad un principio di impaludamento della piana reatina. Dopo varie peripezie, nel 1422, un nuovo canale venne costruito per ripristinare l'originaria portata del fiume (Cavo Reatino o Cavo Gregoriano, per via dell'intervento di Gregorio XII).
Papa Paolo III, nel 1545, diede mandato ad Antonio da Sangallo il Giovane di aprire un altro canale, la Cava Paolina, che però riuscì ad assolvere il proprio compito solo per 50 anni. Si pensò allora di ampliare la Cava Curiana e di costruire un ponte regolatore, una sorta di valvola che avrebbe permesso di regolare il deflusso delle acque. Quest'opera fu inaugurata nel 1598 da Papa Clemente VIII, che aveva affidato l'incarico progettuale a Giovanni Fontana, fratello di Domenico; ovviamente, il canale prese il nome di Cava Clementina.
Nei due secoli seguenti, l'opera creò non pochi problemi alla piana sottostante, ostacolando il corretto deflusso del Nera e provocando l'allagamento delle campagne circostanti. Per ordine di Papa Pio VI, nel 1787, l'architetto Andrea Vici operò direttamente sui balzi della cascata, dandole l'aspetto attuale e risolvendo finalmente la maggior parte dei problemi. Nel XIX secolo le acque della cascata cominciarono ad essere utilizzate per la loro forza motrice: nel 1896, le neonate Acciaierie di Terni alimentavano i loro meccanismi sfruttando 2 mc d'acqua del Cavo Curiano. Negli anni successivi, la cascata comincia ad essere sfruttata intensamente per la produzione di energia idroelettrica. Una vista panoramica della cascata si può ammirare dal borgo medievale di Torreorsina, unico paese della Valnerina che si affaccia direttamente su di essa. Sulle origini della cascata c'è una leggenda: una ninfa di nome Nera si innamorò di un bel pastore: Velino. Ma Giunone, gelosa di questo amore, trasformò Nera in un fiume, che prese appunto il nome di Nera. Allora Velino, per non perdere la sua amata, si gettò a capofitto dalla rupe di Marmore. Questo salto, destinato a ripetersi per l'eternità, si replica ora nella Cascata delle Marmore. Subito sotto il primo salto della cascata, si trova il Balcone degli Innamorati. È chiamato così perché solo un pazzo o un innamorato può affacciarsi da quel balcone con la Cascata aperta. Da lì c'è una vista magnifica, ma ci si bagna per la nebulizzazione. Ci si arriva attraverso un sentiero.

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