STUDIO DELL EVOLUZIONE MORFOLOGICA DEGLI ALVEI FLUVIALI

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1 STUDIO DELL EVOLUZIONE MORFOLOGICA DEGLI ALVEI FLUVIALI Nicola Surian Dipartimento di Geografia Università di Padova Udine, 1 Dicembre 2006

2 INDICE 1. Evoluzione morfologica dei corsi d acqua: scale temporali e variabili in gioco 2. Metodi e strumenti per lo studio dell evoluzione morfologica 3. L evoluzione dei corsi d acqua italiani: qualche esempio 4. Le ricadute applicative di questi studi

3 Evoluzione morfologica dei corsi d acqua e scale temporali Lungo termine Medio termine Breve termine

4 La morfologia dell alveo è determinata dalle variabili guida e dalle condizioni al contorno Regime delle portate liquide Regime delle portate solide Variabili guida Tempo Tempo Trasporto di materiale del fondo Condizioni al contorno Pendenza e topografia della valle Materiale del fondo e delle sponde Vegetazione riparia Forma dell alveo Geometria della sezione (larghezza, profondità) Profilo longitudinale (pendenza del fondo) Forma planimetrica (da Thorne, 1997)

5 Modificazione delle variabili guida o delle condizioni al contorno FATTORI NATURALI Variazioni climatiche Variazioni idrologiche Variazioni del livello del mare Movimenti tettonici Fenomeni vulcanici Variazioni copertura vegetale (a scala di bacino) Variazioni intensità processi di versante FATTORI ANTROPICI INTERVENTI IN ALVEO Tagli di meandro Restringimenti Dighe Estrazione di inerti INTERVENTI A SCALA DI BACINO Disboscamenti Rimboschimenti Sistemazioni idraulicoforestali Urbanizzazione

6 CARTOGRAFIA E FOTO AEREE Anno: Anno: 1999

7 CARTA DELLE MODIFICAZIONI DELL ALVEO DEL FIUME TAGLIAMENTO NEL CORSO DEGLI ULTMI DUE SECOLI E PRINCIPALI ELEMENTI MORFOLOGICI

8 PROFILI LONGITUDINALI FIUME ARNO VALDARNO SUPERIORE DIGA DI LEVANE QUOTE (m s.l.m.) INCISA DISTANZE DALLA FOCE (km) Esempio di abbassamento del fondo (incisione)

9 SEZIONI TRASVERSALI (da Rinaldi e Surian, 2005)

10 RECENTI TECNICHE DI RILIEVO TOPOGRAFICO Elaborazione di modelli digitali del terreno (DEM) attraverso rilievi GPS, fotogrammetria e LIDAR (da Brasington et al., 2003)

11 INDICATORI DI CAMPO: MORFOLOGIA

12 INDICATORI DI CAMPO: SEDIMENTI Corazzamento dell alveo: evidenza di una fase d incisione

13 Progetto Dinamica recente ed attuale di alvei fluviali in Italia centrosettentrionale: tendenze evolutive, cause ed implicazioni applicative (PRIN-2005) Scheda per il rilevamento geomorfologico dell alveo: parte tendenze attuali 2. TENDENZE ATTUALI Variazioni di larghezza Dati disponibili (foto aeree) 1. Volo precedente (ultimi 10 anni) anno larghezza (m) 2. Ultimo volo disponibile anno larghezza (m) In restringimento In equilibrio In allargamento Variaz.misurate m m m Indicatori di campo L1 entrambe sponde in avanz. L2 entrambe sponde stabili L3 entrambe sponde in arretr. Livello confidenza Variazioni altimetriche Dati disponibili (profili/sezioni) 1. Rilievo precedente (ultimi 10 anni) anno quota (m s.l.m.) 2. Ultimo rilievo disponibile anno quota (m s.l.m.) In incisione In equilibrio In sedimentazione Variaz.misurate m m m Indicatori indiretti da foto aeree F1 riduzione braiding F3 braiding costante F5 aumento braiding F2 riduzione barre F4 barre costanti F6 aumento barre Indicatori di campo Morfologia M1 discontinuità barre-piana in. M9 continuità barre-piana in. M13 top barre più alte piana in. M2 barre erose m10 barre laterali/meandro M14 lobi sedimenti M3 nickpoint/bed scarp M11 pools/riffles regolari M15 avulsioni e can.secondari m4 barre alte inattive M12 entr.sponde stabili o con m16 barre alte attive m5 piana non freq.inondata processi opposti m17 piana freq.inondata m6 assenza barre m7 pool profonde/riffle rare m8 entr.sponde sottoscavate Sedimenti (bed state) m18 barre longitudinali predom. m19 pool poco prof./riffle freq. m20 entrambe sponde con accumulo al piede underloose state normally loose state overloose state S1 corazzamento accentuato s5 corazz. non accentuato S7 corazz.lieve/assente S2 embriciamento e strutture s6 media variab.tessiturale S8 embric./strutture assenti S3 scarsa variab.tessiturale s4 fondo + gross.barre Vegetazione e LWD S9 forte variab.tessiturale v1 radici esposte entr.sponde v4 sponde vegetate v5 radici sepolte entr.sponde v2 alberi solo somm.sponde v6 LWD abbondanti e caotici v3 LWD assenti/scarsi disposti con frequenti sbarramenti preval.ii corrente Livello confidenza

14 Fiume Brenta

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16 IMPATTO ANTROPICO - Estrazione di sedimenti in alveo (anni 50-80) -Dighe (in particolare bacino del Corlo sul T. Cismon, dal 1954) - Sistemazioni idrualico-forestali nel bacino montano (soprattutto dalla fine degli anni 60 alla fine anni 80) (da Castiglioni e Pellegrini, 1981)

17 CONFRONTO DEI PROFILI LONGITUDINALI DEL 1932 E DEL 1997 Quota fondo alveo, in m s.l.m A B A Distanza, in km L incisione dell alveo è crescente da monte verso valle Abbassamento massimo di 8,8 m (sez. 11) B

18 VARIAZIONE ALTIMETRICA DELL ALVEO TRA IL 1932 ED IL 1997 (da Surian et al., 2005)

19 LARGHEZZA DELL ALVEO NEGLI ULTIMI DUE SECOLI 500 Larghezza alveo attivo, in m Anno tratto Nove-S. Croce Bigolina tratto S. Croce Bigolina - S. Giorgio in Brenta intero tratto (da Surian et al., 2005)

20 LA RECENTE FASE DI ALLARGAMENTO DELL ALVEO (da Surian et al., 2005)

21 MODIFICAZIONE DELLA CONFIGURAZIONE: DA BRAIDED A CANALE SINGOLO

22 Variazioni morfologiche nel Fiume Magra (Rinaldi et al., 2006) Reach 1 Reach 2

23 Fiume Magra: variazione di larghezza nel tratto Width (m) Time Rinaldi et al., 2006

24 Fiume Magra: variazione della larghezza nel tratto Width (m) Time Rinaldi et al., 2006

25 Fiume Magra: confronto dei profili longitudinali (tratto 2 ) Height (m.s.l.m.) Distance from upstream (m) Rinaldi et al., 2006

26 Schema di classificazione degli aggiustamenti nei fiumi italiani (da Surian e Rinaldi, 2003)

27 Variazione temporale della larghezza dell alveo Channel width (m) Tagliamento Piave Brenta Trebbia Vara Year (da Surian e Rinaldi, 2004)

28 CAUSE: NATURALI O ANTROPICHE? Cause naturali: PEG?; precipitazioni: probabilmente no Cause antropiche: prelievo di sedimenti; dighe; riforestazione; sistemazioni idraulico-forestali; variazioni uso del suolo (nel bacino idrografico e lungo il corso d acqua) Effetti sul regime dei deflussi, sul regime del trasporto solido e sulle condizioni al contorno dell alveo (in particolare sponde)

29 Principali fasi di aggiustamento dei fiumi italiani e relative cause (da Rinaldi e Surian, 2005)

30 Cosa si ottiene da uno studio sull evoluzione morfologica dell alveo? 1. L alveo è in equilibrio o in una condizione d instabilità 2. Tendenze evolutive passate ed attuali 3. Possibilità di prevedere le tendenze evolutive future Conoscenze che possono (devono) guidare azioni di pianificazione, gestione (manutenzione), riqualificazione Qualche esempio: 1. Il prelievo di sedimenti dall alveo 2. La gestione dell erosione di sponda 3. La gestione dei sedimenti a scala di bacino

31 PRELIEVO DI SEDIMENTI DALL ALVEO Considerazioni sulla base delle tendenze evolutive: - Il prelievo può essere necessario se il tratto esaminato è in sedimentazione, non è necessario se in equilibrio o in incisione - Il tratto su cui si vuole effettuare il prelievo deve però essere visto anche in un contesto più ampio, condizione di equilibrio/incisione/sedimentazione, dei tratti a monte e a valle di quello in esame (visione unitaria del sistema fluviale)

32 Gestione dell erosione delle sponde Escluse alcune situazioni specifiche in cui è necessario ricorrere ad interventi strutturali (presenza di argini maestri, ponti, centri abitati), si comincia a considerare la necessità, e gli effetti positivi, di non ostacolare l erosione laterale dell alveo: Definizione della fascia di mobilità laterale

33 EROSIONE DELLE SPONDE NEL PERIODO (da Surian e Cisotto, in stampa) GRAVEL TRANSPORT (m 3 /yr) DISTANCE FROM SECTION 1 (m) observed Qi=0 Qi=5600 Qi=12200

34 GESTIONE DEI SEDIMENTI A SCALA DI BACINO Quali aspetti considerare: 1. tratti in sedimentazione ed in incisione 2. sorgenti di sedimenti 3. connessione fra le varie parti del bacino 4. tempi di propagazione dei sedimenti Nuove strategie per il riequilibrio di tratti in incisione (alcune esperienze francesi)

35 (da Piegay, 2003)

36 CONCLUSIONI 1. Esistono delle metodologie consolidate, per analizzare le variazioni morfologiche sul medio termine 2. La maggior parte dei fiumi italiani ha subito profonde modificazioni nel corso dell ultimo secolo (in particolare degli ultimi decenni) 3. Tali modificazioni devono essere conosciute bene e tenute in debito conto nella pianificazione, gestione e riqualificazione dei corsi d acqua