Il torrente sorge sul versante sud del Poggio Ginepraio a quota (330 m.), presso la località Palazzine, raggiungibile sulla strada provinciale di Gabbro. Dopo un tratto scosceso (circa tre chilometri) dove riceve da sinistra il Botro di Canibotri, cala la pendenza, e il corso d'acqua si immette in un'ampia valle collinare, raggiungendo il Podere del Gorgo. Qui a 90 metri s.l.m., riceve da destra il Botro Quarata, un ruscello proveniente dal vicino Montenero per preseguire ora più ampio e con un letto ben scavato ricevendo sempre sulla sinistra il Botrone, il Fosso degli Alberelli proveniente da Nibbiaia ed il Fosso dei Livelli. Dopo aver passato l'Aurelia presso la località Chioma, sfocia in mare formando nel piccolo estuario, un porticciolo detto appunto Porticciolo del Chioma. (Vedi Itinerari extraurbani "La valle del chioma")

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Il bacino del torrente Chioma è ubicato al centro dei Monti Livornesi, e si estende per circa 1800 ha su un territorio prevalentemente collinare. La quota più elevata non supera i 350 m. slm. (poggio Ginepraio, in prossimità del quale si trova la sorgente) e solo verso la foce la vallata si apre in una modesta pianura. Il torrente presenta una lunghezza di 8355 m ed una lunghezza effettiva di 8371 m; nei primi 1500 m la sua pendenza è in media del 13%, restanti 6 Km si mantiene intorno al 2%. Il Parco Provinciale dei Monti Livornesi, istituito con delibera del Consiglio Provinciale nel 1999, è costituito da più ambiti territoriali distinti, situati nei Comuni di Rosignano, Livorno e Collesalvetti, per una superficie complessiva di circa 1800 ettari. Tali ambiti sono contigui alle Aree protette di interesse locale, istituite sempre nel 1999 dai tre Comuni, formando così un più ampio sistema (circa 3300 ettari) di aree di interesse paesaggistico ed ambientale, il "Sistema delle aree protette dei monti livornesi". Una porzione piuttosto vasta di territorio quindi che il Piano intende valorizzare al meglio sotto molteplici punti di vista attraverso la messa a punto di precisi criteri e percorsi per la mobilità e l’accessibilità, la promozione di attività scientifiche, educative, ricreative e sportive, la valorizzazione del patrimonio edilizio esistente e delle emergenze storiche e ambientali, la realizzazione di corsi di formazione professionale e di promozione delle imprese locali, l’incentivazione dell’uso di risorse energetiche rinnovabili e la diffusione di informazioni attinenti al Parco. Per quanto riguarda il versante di Rosignano in modo specifico, va sottolineato che nel corso degli anni '90 e 2000 i ruderi visibili nelle foto sono stati ristrutturati privatamente, inoltre all’interno del Piano una particolare attenzione è stata posta alla valorizzazione dell’area dei Poggetti, dove viene localizzata, attraverso il recupero delle strutture di Villa Pertusati e di Casale Poggetti, l’Unità Naturalistica di Rosignano Marittimo, un ambito che, data la sua particolare collocazione geografica, potrà assumere un ruolo di cerniera con l’intero sistema delle aree protette livornesi.                                                              
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La Valle, nota per la bellezza del paesaggio e per le testimonianze insediative del passato è costituita, alle quote più elevate, da formazioni geologiche alloctone della Serie Ligure, mentre nelle aree di dolce collina e di rara pianura prevalgono le formazioni sedimentarie del Miocene (marne e conglomerati) e dell’Olocene (alluvioni). La copertura vegetale è costituita prevalentemente da essenze della macchia mediterranea con abbondante presenza di conifere; non mancano, nelle stazioni più fresche ed umide, il bosco misto e fasce di vegetazione riparia lungo le sponde del Torrente Chioma e del Botro Quarata, suo principale affluente di destra. Alla confluenza di questi due corsi d’acqua è segnalata la presenza di una liana di notevole interesse geobotanico: la Periploca (Periploca graeca L.). Le colture agrarie, che fino al 1940 occupavano circa il 40% dell’intera superficie del bacino, sono oggi in forte regresso e rimangono localizzate soprattutto vicino agli abitati di Nibbiaia e Castellaccio. La più antica presenza umana è testimoniata dal rinvenimento di reperti archeologici riferibili al periodo preistorico e storico, simili a quelli riscontrati su altri versanti del territorio dei Monti Livornesi. La Valle, pur apparentemente isolata, è stata oggetto nel passato di una viabilità importante, in grado di collegare località più interne (Colognole, Gabbro e Castelnuovo della Misericordia) con la costa. La presenza romana, assai consistente, è attestata principalmente lungo il fondovalle nelle località Cafaggio, Gorgo e Foce del Chioma. Al Medioevo appartengono i resti di mura perimetrali di due castelli, Cafaggio e Quarata, mentre altre testimonianze antropiche sono rappresentate da antichi terrazzamenti che si rinvengono nelle aree boscate. A partire dalla seconda metà del Settecento, in seguito ai processi di allivellazione e appoderamento promossi dalle riforme leopoldine, la Valle fu interessata da un significativo sviluppo agricolo. Questo periodo è testimoniato dalle numerose e isolate case coloniche ubicate nella vallata e dai resti di due mulini: uno ad acqua sul botro di Pietra ed uno a vento sulla sommità di Poggio D’Arco. (Da: "Antichi Mulini del territorio livornese" di R. Branchetti e M. Taddei scaricabile dal sito)
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L'escursione sotto descritta porta a conoscere l’intera valle del torrente Chioma, praticamente dalla sua foce alle sorgenti. Dopo aver percorso parte della valle in auto, inizieremo il nostro cammino in Loc. Botrone (quota 31) e guaderemo subito il torrente proseguendo lungo la strada (sentiero 6) che risale la valle fino ad incrociare, in loc. podere del Gorgo (quota 59), il sentiero 00 che si allontana dal fiume e ci porterà in località le Palazzine (quota 231), da dove avremo una vista completa della valle del Chioma fino al mare.
Siamo poco al di sopra della sorgente del Chioma e da qui possiamo iniziare il percorso di ritorno che segue per un breve tratto la strada Provinciale 8 Livorno-Gabbro, ancora sentiero 00.
Il sentiero diventa il n. 7 e lasciamo la strada asfaltata, in località la Malavolta, dirigendoci verso Poggio d’Arco, dove sorgeva uno dei pochi molini a vento delle colline livornesi (ne esistevano 5 nel totale: tre alla Valle Benedetta, uno a Rosignano Marittimo e questo di Poggio d’Arco).
Sotto di noi, in direzione sud est, potremo osservare il paese di Gabbro. Devieremo in breve sul sentiero n. 9 ed incroceremo la strada Gabbro-Nibbiaia (quota 238) che seguiremo fino a Nibbiaia (quota 295).
La vista dal paese è molto ampia e da qui scenderemo verso la località Sassogrosso (quota 242), camminando di nuovo sul sentiero 00 che, in discesa, ci porterà al podere il Gorgo dove dovremo di nuovo guadare il Chioma.
Saremo a quel punto di nuovo sul sentiero 6, ancora un guado del Chioma e l’escursione arriverà al termine. Questa escursione presenta caratteri di lunghezza e di dislivello da farla definire impegnativa ed adatta a chi abbia un certo allenamento.
La vegetazione della valle è costituita da bosco ceduo nella parte più interna, sostituito da conifere nella parte più vicina alla costa. Da un punto di vista botanico è segnalata la presenza di una ricca varietà di piante arbustive ed erbacee tipiche delle rocce ofiolitiche. La zona del Romito si sviluppa sulla costa tra il botro Calignaia, a Sud del promontorio di Calafuria, e l’abitato di Quercianella. Il paesaggio dell’area è caratterizzato dalla costa, che al centro dell’area degrada il mare con forti pendenze, mentre nella parte settentrionale e meridionale, in corrispondenza dei due torrenti che ne segnano il confine, l’altezza del rilievo è più contenuta, e la costa assume un carattere meno aspro. La vegetazione è rappresentata da macchia mediterranea. Date le caratteristiche morfologiche l’area non è stata interessata da uno specifico insediamento. Per posizione strategica vi fu costruita la Torre del Romito, che faceva parte del sistema di avvistamento per la difesa del territorio e in particolare del porto di Livorno, all’epoca in cui i Saraceni rappresentavano un pericolo per la costa. All’Ottocento risalgono alcune abitazioni poste più avanti di Belvedere tra le quali la villa di Romito, appartenente allo statista pisano Giorgio Sidney Sonnino.
A partire da nord, lungo la valle del Torrente Chioma, in località II Gorgo (Tav; I, n. 1) abbiamo identificato tracce di una fornace per la produzione di laterizi, dolia, ceramica di uso comune e anfore di forma Dressel 1B e Dressel 2-4. Questi materiali e gli scarti di lavorazione, esaminati allo stereoscopio da T. Mannoni, risultano prodotti con argille locali caratterizzate da siltiti, arenarie, scisti rossi, gabbro, serpentino e abbondanti galestri (tipici proprio dell'area in cui è localizzata la fornace). Nella parte terminale del torrente sfocia il depuratore di Quercianella.
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          10 settembre 2017 - Esonda il torrente Chioma e porta via il ponte alla foce
A causa della piena è crollato il ponte alla foce del fiume Chioma: sono state tratte in salvo le persone che si trovavano nel residence vicino, una cinquantina circa, dai vigili del fuoco e dai volontari della pubblica assistenza. In 10 mesi viene ripristinato l'accesso al porticciolo e residence. Alle ore 11,36 del 2 agosto 2018 si aziona il meccanismo di sollevamento del nuovo ponte. Una lingua di asfalto sopra una struttura in ferro, lunga venti metri, larga tre, che si innalza in verticale e parallelamente al letto del fiume, fino a raggiungere, in 11 minuti, un'altezza di circa cinque metri. In caso di emergenza, non solo la struttura, in questo modo, può salvarsi dalla furia delle acque, ma permette di sfruttare la funzione per cui è stato costruito.Perché sul lato sinistro, una torretta con le scale a chiocciola, consente ai pedoni di raggiungere utilizzare il ponte, percorrerlo e scendere sul versante opposto per mezzo di un'altra torretta gemella. La struttura, è rifinita con bozze in pietra, secondo disposizioni della soprintendenza, per renderla più in armonia con l'ambiente circostante. Circa 900 mila euro il costo, che arriva ad 1,3 milioni, tenendo conto delle precedenti opere di ripristino e del progetto. A presenziare alla cerimonia, il governatore e commissario straordinario dopo la tragica alluvione dello scorso settembre, Enrico Rossi, l'ammiraglio della direzione marittima di Livorno, Giuseppe Tarzia, ma anche il sindaco di Rosignano Marittimo Alessandro Franchi, Alessandro Aurigi assessore all'urbanistica di Livorno e Francesco Gazzetti consigliere regionale PD. «In dieci mesi siamo riusciti nell'impresa - ha detto Rossi - e di questo voglio ringraziare anche Franchi con il quale abbiamo lavorato benissimo, di concerto al genio civile».