PARTE II LA CIRCOLAZIONE IDRICA

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1 PARTE II LA CIRCOLAZIONE IDRICA La acque d precptazone atmosferca che gungono al suolo scorrono n superfce o penetrano n profondtà dando orgne alla crcolazone, la quale subsce l nfluenza d molt fattor prncpal de qual sono: la gravtà, la forma della superfce terrestre, la natura e l enttà delle precptazon (afflusso drometeorco), la natura e lo stato del suolo, del soprassuolo e del sottosuolo, l materale soldo trascnato dall'acqua (afflusso stereometeorco). 6. RICHIAMI DI MORFOMETRIA La conoscenza della forma della superfce terrestre s ha per mezzo delle carte topografche che costtuscono la rappresentazone convenzonale ottenuta con proezone orzzontale degl element esstent sul terreno (strade, cors d'acqua, ecc.) e de caratter altmetrc a mezzo delle quote (alttudne sul lvello medo del mare) d punt sngolar e d curve d lvello (sopse) luogo de punt del terreno avent uguale quota. S chama equdstanza (e) la dfferenza d quota fra una curva d lvello e quella adacente: normalmente per e s assume l valore ottenuto dvdendo l denomnatore della scala della carta per 1000 (n una tavoletta n scala l:25000 l'equdstanza è d 25 metr). Le carte topografche pù usate nella pratca delle sstemazon draulco-forestal sono: fogl n scala 1:100000, quadrant l:50000, le tavolette l:25000, della Carta d'itala dell'isttuto Geografco Mltare. In calce alle carte sono rportat n apposta legenda segn convenzonal adottat per rappresentare grafcamente dvers element esstent sul terreno. Per molte zone sono dsponbl anche carte altmetrche n scala maggore (1:10.000) realzzate da Regon, Provnce, Comun ed altr ent. È frequente, ed a volte ndspensable, l'uso delle mappe catastal (n scala l:2000 e sml) le qual però non rportano l'altmetra ma soltanto confn partcellar. Carte tematche: geologche, drografche, stradal, pedologche, ed altre, vengono per lo pù mpegate per gl us specfc per cu sono state preparate ma a volte possono rsultare utl anche per lo studo della sstemazone de bacn montan. Quando occorre una rappresentazone molto dettaglata d una rstretta porzone d terreno, s. dovrà procedere al rlevamento dretto con metod topografc Punt e lnee sngolar Alcun punt e lnee caratterstc del terreno sono ndvduabl con facltà sulle carte altmetrche. Un punto d vetta è contornato da curve d lvello chuse d quota decrescente allontanandos dal punto stesso: un pano orzzontale passante per l punto starebbe al d sopra d tutt punt del terreno crcostante. Un punto d conca (quas sempre nascosto da un lago) è contornato da curve d lvello chuse d quota crescente allontanandos da esso: un pano orzzontale passante per esso lasca tutt punt del terreno crcostante al d sopra. Un punto d sella ha caratterstche ntermede fra due punt precedent. La pendenza del terreno fra due punt, avent quote conoscute, è data dal rapporto fra l loro dslvello e la loro dstanza I = h / D = tang α (fg. 16). Dspense del corso d "Ingegnera Forestale"-A.A , I edzone, 19/02/

2 Lnea d massma pendenza passante da un punto (M) è quella che tagla perpendcolarmente le curve d lvello: la pendenza è data dal rapporto fra l'equdstanza (e) e la mnma dstanza (D ) fra l punto e la curva d lvello vcna. Lungo le lnee d massma s muove normalmente l acqua che scorre sul terreno. La lnea d cresta è una lnea d massma pendenza passante per punt d vetta e d sella: fscamente essa funzona da spartacque o dspluvo. Lnea d valle è anch essa una lnea d massma pendenza n cu confluscono le lnee d massma pendenza del terreno crcostante: fscamente costtusce un compluvo n cu ha sede un corso d acqua Bacno mbrfero S defnsce bacno mbrfero, relatvo ad una prefssata sezone d un corso d'acqua, 1a porzone d terrtoro, supposta mpermeable e nella quale, n occasone d un evento meteorco, l'acqua scorre n superfce e flusce attraverso la sezone data. In altre parole, e con le lmtazon fatte, l'acqua caduta n un qualunque punto del bacno fnsce sempre per passare attraverso la sezone fssata. S è supposto l terreno mpermeable n quanto la frazone d'acqua che s nfltra nel terreno può trovare nel sottosuolo una dsposzone stratgrafca tale da condurla, attraverso falde e vene sotterranee, n un altro bacno drografco. L ndvduazone de punt e delle lnee caratterstche del terreno consente d delmtare l bacno mbrfero, o fluvale, o drografco, o dro-erosvo, d superfce rferto ad una prefssata sezone d corso d'acqua. Con altra termnologa s può defnre bacno mbrfero quella superfce comprendente tutt punt del terreno da cu partono lnee d massma pendenza che ncontrano la lnea d valle a monte della sezone fssata. In base a questa defnzone s dentfca l bacno mbrfero sulle carte topografche altmetrche; l suo permetro, nfatt, è una lnea d massma pendenza che passa per punt d vetta e per punt d sella e s ncontra nella lnea d dspluvo passante per la sezone d chusura (fg. 17) (una gocca d acqua che cade esattamente su tale lnea verrebbe dvsa n due part, una delle qual resta all nterno del bacno, l altra ne resta fuor). Dspense del corso d "Ingegnera Forestale"-A.A , I edzone, 19/02/

3 Fg.17, bacno drografco del Fosso delle Rave (Stazzema, LU) Caratterstche d un bacno mbrfero Sono tutt gl element che ne condzonano l comportamento ne rguard del deflusso. Le prncpal d tpo morfometrco sono l area, la forma, la lunghezza massma d corrvazone, l altezza meda e la pendenza meda; le prncpal condzon d tpo fsco sono la costtuzone geologca (n partcolare la permeabltà delle rocce), la copertura vegetale, la natura, l'uso e lo stato del suolo, la natura e l enttà delle precptazon. Precsato che per area del bacno mbrfero s ntende quella della sua proezone orzzontale rcavable dalle carte topografche, essa s può determnare con l uso dì un planmetro polare (ntegratore meccanco) o con un retcolo che può essere costtuto, ad esempo, da un foglo d carta mllmetrata trasparente oppure medante elaborazone elettronca effettuata con programm d grafca vettorale (spesso sono usat G.I.S o C.A.D. rspettvamente Geografc Informaton System e Computer Aded Desgn). Per altezza meda del bacno (H m ) s ntende la meda de dslvell d tutt suo punt rspetto alla quota mnma dell'ntera area, concdente con la sezone d chusura. Per calcolare l altezza meda occorre passare attraverso la determnazone dell alttudne meda h m (detta anche quota meda q m ) ntesa come meda delle quote d tutt punt del bacno: essa s calcola, con metodo esemplfcato ma suffcente alle applcazon corrent, come meda ponderata rferta a porzon d bacno alle qual può venre attrbuta la stessa quota. Il procedmento è l seguente: s msurano le aree (A ) comprese fra due curve d lvello successve (nterne al permetro del bacno) la cu quota sa Dspense del corso d "Ingegnera Forestale"-A.A , I edzone, 19/02/

4 rspettvamente q +1 e q -1 qund s attrbusce a tutta la strsca la quota meda q = (q +1 + q -1 )/2; s moltplca q per l area A, la somma d tutt quest s prodott s dvde per l area totale del bacno A: (66) h m = q A A Sottraendo dall alttudne meda la quota della sezone d chusura h mn del bacno s trova l altezza meda: (67) H m = hm hmn Fg.18, suddvsone del bacno n aree parzal per l calcolo dell alttudne meda. L alttudne meda e l altezza meda d un bacno s possono rcavare con un metodo grafco che conduce alla costruzone della curva psometrca o psografca: n un dagramma (fíg.18) a coordnate cartesane s rportano n ascsse le aree, comprese fra coppe d curve d lvello, sommandole progressvamente, n ordnate le quote d tal curve; unendo fra loro punt cos determnat s ottene la curva psometrca. La lnea che rappresenta l altezza d un rettangolo avente la stessa area contenuta fra la curva e l asse delle ascsse, ndvdua l alttudne meda dalla quale s passa, per dfferenza, all altezza meda del bacno. Dspense del corso d "Ingegnera Forestale"-A.A , I edzone, 19/02/

5 Quota m s.l.m Superfce cumulata ( km 2 ) Hmeda (643 m) Hmedana (626 m) Fg. 18, curva psografca del Canale della Radce (Stazzema, LU). L alttudne medana è nvece la quota corrspondente a metà superfce del bacno. La pendenza meda d un bacno mbrfero è un dato che, come l altezza meda, può servre ad esprmere la declvtà de versant. La pendenza d una strsca d terreno contenuta fra due curve d lvello (fg.19) avent equdstanza e, può otteners dal rapporto fra l area della proezone vertcale e l area della proezone orzzontale = e l / A, dove l è la lunghezza d una delle due curve d lvello (può essere presa ndfferentemente l una o l altra) ed A è l area della strsca. La msura della lunghezza delle curve d lvello è facltata dall uso d un curvmetro. La pendenza meda può otteners come meda ponderata dalle pendenze mede delle sngole strsce d terreno n cu rsulterà dvso l bacno el A A el e (68) I m = = l A A A = Con questo metodo (detto d Peucker-Fnsterwalder) la pendenza meda s rcava come prodotto dell equdstanza della carta topografca adottata moltplcata per l rapporto fra la lunghezza totale delle curve d lvello contenute entro l permetro del bacno e l area del bacno stesso. Le precedent caratterstche del bacno possono essere ottenute per va vettorale (come gà detto) o tramte elaborazon d matrc. L ottenmento delle nformazon rcheste necesstà prelmnarmente della costruzone del Modello Dgtale del Terreno (D.T.M) l quale dentfca un modello matrcale del terreno sul quale vene ndcata cella per cella una data propretà del terreno. Qualora l nformazone memorzzata sa la quota, s parla d D.E.M (dgtal elevaton model). Da quest ultmo è possble ottenere n manera automatca l raster o matrce (ossa grgla a magla regolare n cu cascuna cella è caratterzzata da un valore d poszone come, per es., le coordnate Dspense del corso d "Ingegnera Forestale"-A.A , I edzone, 19/02/

6 topografche ed un altro valore relatvo alla caratterstca rcercata: quota, pendenza, etc,) delle quote, pendenze, esposzon. Il modello dgtale del terreno costtusce anche la base per l calcolo n automatco dell area sottesa ad una sezone d chusura scelta (es. modello AlTo n uso presso la Regone Toscana) e per la modellazone draulca. 1, , ,m 438 2, n, n,m 570 Fg. 19, es. d dato n forma d matrce quadrata n x m (n. rghe) x (n. colonne) n cu cascuna cella è dentfcata dal n. d rga e d colonna e memorzza un dato agguntvo (quota). Le dmenson del lato delle celle determnano la maggore o mnore precsone d localzzazone spazale del dato contenutov. Un altra caratterstca del bacno mbrfero che può avere un certo nteresse n relazone col comportamento draulco è l fattore d forma che rappresenta la dstrbuzone planmetrca della superfce. Una espressone, tra le pù usate, derva l fattore d forma come rapporto fra la lunghezza L del bacno e l dametro d un cercho avente area uguale al bacno dato: (69) F = L / 4A / π = 0,89 L/ A Quanto pù questo fattore è vcno ad uno e tanto pù raccolta è la forma del bacno Tempo d corrvazone. S prenda n consderazone una partcella C d pogga caduta n un punto qualsas del bacno (fg.20): essa s muoverà sotto l azone della gravtà percorrendo una lnea d massma pendenza (salvo le nterferenze d ostacol, d aspertà e d dfformtà del terreno). In base alla defnzone data n precedenza, questa partcella d acqua fnrà per passare dalla sezone d chusura. Il tempo mpegato a compere l'ntero percorso s defnsce tempo d corrvazone elementare ed è dverso da punto a punto. Il massmo fra tutt temp d corrvazone elementar vene assunto come tempo d corrvazone del bacno (T C ) e s fa n pratca corrspondere con quello del punto pù lontano della sezone d chusura del bacno e l cu percorso d corrvazone concde con la va d acqua pù lunga (n realtà draulcamente l tempo d corrvazone rappresenta l tempo massmo che una partcella d acqua mpega per gungere alla sezone d chusura). Il tempo T C rappresenta un dato fondamentale per l nterpretazone e la quantfcazone de process d deflusso d pena da un bacno. Dspense del corso d "Ingegnera Forestale"-A.A , I edzone, 19/02/

7 Una delle formule pù adottate, e partcolarmente adatta a bacn montan, è quella del Gandott che fornsce l tempo d corrvazone del bacno n base alle suo caratterstche morfometrche: assunta l'area del bacno, A n km 2, la lunghezza massma d corrvazone L n km e l altezza meda H m n metr, l tempo d corrvazone (T C ), espresso n ore rsulta dalla relazone (70) T C 4 A + 1,5 L = 0,8 H m Con altro procedmento spedtvo, ed abbastanza attendble, l tempo d corrvazone può essere rcavato dal rapporto fra la lunghezza massma dell asta prncpale e la veloctà d deflusso dell acqua che n prma approssmazone e per pendc molto declv, può assumers fra 1 e 2 m/s. Dspense del corso d "Ingegnera Forestale"-A.A , I edzone, 19/02/