Geomorfologia Fluviale

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1 Geomorfologia Fluviale Geomorfologia Fluviale: studia i processi che avvengono nel reticolo idrografico (erosione, trasporto solido, sedimentazione) e le forme da essi generate 507 BACINO IDROGRAFICO La superficie racchiusa tra le linee di displuvio o di spartiacque prende il nome di bacino idrografico. linee di displuvio o di spartiacque 508

2 RETICOLO IDROGRAFICO Reticolo idrografico: costituito da un corso d acqua principale e da tutti i suoi affluenti. Esiste una nomenclatura di classificazione dell idrografia superficiale in base al disegno, alla densità e al tipo di confluenza delle linee d impluvio: questa configurazione viene chiamata pattern. 509 PATTERNS DEI RETICOLI IDROGRAFICI Dendritico: di forma arborescente sviluppantesi uniformemente in ogni direzione, con un canale principale che si suddivide in rami via via meno importanti procedendo verso monte; è tipico di terreni omogenei, impermeabili e limitata acclività 510

3 PATTERNS DEI RETICOLI IDROGRAFICI Pinnato: si differenzia da quello dendritico per l esigua lunghezza dei collettori secondari; è tipico di terreni omogenei, impermeabili e morfologia pianeggiante 511 PATTERNS DEI RETICOLI IDROGRAFICI Subdendritico: si differenzia dal dendritico per la direzione preferenziale ad andamento più o meno parallelo di alcuni rami; indica un certo controllo tettonico di un sistema di fratture più o meno parallele Divergente: da un ramo principale si dividono più collettori e da questi altri rami secondari, a formare un ventaglio; caratterizza i delta e i conoidi 512

4 PATTERNS DEI RETICOLI IDROGRAFICI Parallelo: è costituito da collettori subparalleli fra loro; caratterizza terreni impermeabili, con un controllo strutturale di fratture subparallele e a sensibile acclività Convergente: al contrario del divergente, mostra una serie di rami dirigentisi verso uno stesso tratto di confluenza; caratterizza terreni poco permeabili a sensibile acclività 513 PATTERNS DEI RETICOLI IDROGRAFICI Angolato: mostra una ramificazione con due direzioni prevalenti; indica un controllo strutturale di due famiglie di discontinuità Centrifugo: i collettori si irradiano da un area, che può costituire un cono vulcanico, un domo tettonico, una cupola diapirica, ecc. 514

5 PATTERNS DEI RETICOLI IDROGRAFICI Centripeto: al contrario del precedente, i collettori si dirigono a raggiera verso una stessa area; questa può essere una depressione tettonica, carsica, vulcanica, ecc. Anulare: i rami fluviali mostrano in prevalenza andamenti concentrici; si forma su rilievi a gradinata, determinati da alternanze di litotipi a diversa erodibilità 515 GERARCHIZZAZIONE DEI RETICOLI IDROGRAFICI Il reticolo idrografico può essere suddiviso secondo un ordine gerarchico. Il criterio più seguito è quello di Horton Strahler. Ogni ramo elementare (senza affluenti) è detto di primo ordine. Alla confluenza di due segmenti del primo ordine se ne genera uno di secondo ordine, e così via. Il corso d acqua principale del bacino ha il numero d ordine più elevato. 516

6 GERARCHIZZAZIONE DEI RETICOLI IDROGRAFICI Esempio di gerarchizzazione del reticolo idrografico secondo Horton-Strahler 517 GERARCHIZZAZIONE DEI RETICOLI IDROGRAFICI Se si indica con u il numero d ordine dei segmenti idrografici e con N u il numero di segmenti di ordine u, si trova che N u diminuisce regolarmente con l aumentare di u *. L organizzazione del reticolo idrografico e quindi il suo grado di gerarchizzazione possono essere espressi mediante vari parametri quantitativi. Il parametro di base è il rapporto di biforcazione: R b = N u N u+1 (* nota come prima legge di Horton. Per le altre leggi e gli altri parametri che esprimono l organizzazione del reticolo, si rimanda a successivi approfondimenti) 518

7 LEGGI DI HORTON 519 LEGGI DI HORTON Prima legge di Horton o legge dei numeri dei corsi d acqua: in un dato bacino idrografico i numeri che esprimono la quantità dei segmenti fluviali di ciascun ordine tendono a formare una serie geometrica, a partire da un dato segmento di ordine superiore ed a crescere secondo un rapporto costante di biforcazione La relazione tra ordini e numeri è una funzione esponenziale negativa: N u = R b (k-u) dove N u è il numero di segmenti di ordine u, R b il rapporto di biforcazione, k l ordine del corso d acqua principale, dei segmenti idrografici u il numero d ordine 519

8 LEGGI DI HORTON Prima legge di Horton o legge dei numeri dei corsi d acqua Semplice verifica, nel caso di reticolo ideale con R b esattamente uguale a 3 e k (ordine massimo) uguale a 5: u N u R b N u =121 N 1 = 3 (5-1) = 3 4 = 81 N 2 = 3 (5-2) = 3 3 = 27 N 3 = 3 (5-3) = 3 2 = 9 ecc. 520 DENSITA DI DRENAGGIO La densità di drenaggio o densità della rete idrografica si definisce come il rapporto tra lunghezza totale dei corsi d acqua (km) ed area del bacino (km 2 ): D d = Σ L k A k dove ΣL k rappresenta la lunghezza totale dei corsi d acqua di tutti gli ordini e A k rappresenta l area totale del bacino 521

9 DENSITA DI DRENAGGIO La densità di drenaggio è un parametro particolarmente significativo ed è strettamente associato con le caratteristiche litologiche delle rocce affioranti nel bacino 522 VALLE FLUVIALE Sistema complesso che è il risultato di due processi che interagiscono tra loro: azione fluviale, lungo l alveo e la pianura, e processi di denudazione sui versanti. La forma della valle dipende da vari fattori: a) corso d acqua; b) processi di versante; c) tettonica; d) rocce presenti; e) tempo. A B C Principali forme di valli fluviali. A) Valle a V; B) Valle a fondo piatto (in roccia); C) valle a fondo piatto alluvionale. 523

10 CONOIDI ALLUVIONALI Forma determinata dalla deposizione di sedimenti da parte di corsi d acqua torrentizi al loro sbocco nel fondovalle Grande conoide alluvionale nella Death Valley (USA) 524 CONOIDI ALLUVIONALI Esempi di conoidi di clima arido 525

11 CONOIDI ALLUVIONALI Conoide del Cellina nell area pedealpina 526 PIANURA ALLUVIONALE Pianura alluvionale (alluvial plain): indica una superficie pianeggiante adiacente al corso d acqua costituita da sedimenti alluvionali (alluvioni) depositati dal corso d acqua stesso. 527

12 PIANURA ALLUVIONALE 528 TERRAZZI FLUVIALI Terrazzo (terrace): superficie topografica suborizzontale che rappresenta antichi livelli della piana alluvionale (o inondabile) di un corso d acqua, derivante dal fatto che il fiume ha inciso la pianura Terrazzo 529

13 TERRAZZI FLUVIALI Due ordini di terrazzi 530 TERRAZZI FLUVIALI I terrazzi fluviali si formano quando un corso d acqua erode i depositi alluvionali depositati durante una fase di sedimentazione precedente A. Fase di deposizione; B. Fase di erosione; C. Successive fasi di erosione (R: affioramento di rocce) 531

14 EVOLUZIONE A LUNGO TERMINE DI UN SISTEMA FLUVIALE: IL CICLO DI EROSIONE Se si immagina che un continente o una sua parte sia stata sollevata per fenomeni di dinamica crostale, il rilievo prodotto da tale sollevamento rappresenterà lo stadio iniziale di un grande ciclo di erosione durante il quale la regione attraverserà stadi di giovinezza, maturità e vecchiaia. I corsi d acqua impostati su tale rilievo seguiranno in maniera analoga una serie di stadi evolutivi. 532 IL CICLO DI EROSIONE 533

15 IL CICLO DI EROSIONE Stadio di giovinezza: l attività principale di un corso d acqua giovane consiste nell approfondimento dell alveo. Cascate: incidono i gradini in roccia sino a trasformarsi in rapide. Sono tipiche morfologie di un corso d acqua nello stadio di giovinezza. Cascate del Niagara: formatesi in corrispondenza di una scarpata di erosione fluviale su uno strato potente di calcari. Il continuo scalzamento alla base degli scisti facilmente erodibili mantiene ripido il salto 534 IL CICLO DI EROSIONE Meandri incassati: un corso d acqua maturo può subire un forte cambiamento se si solleva il territorio ove esso scorre o se si abbassa il livello marino. In tal caso il corso d acqua inizia una rapida incisione ed i meandri che il fiume aveva formato nella sua pianura ora sono incassati nella roccia Esempi di meandri incassati 535

16 IL CICLO DI EROSIONE Stadio di maturità: lo stadio di maturità viene raggiunto quando il fiume ha completato la sua fase di rapida incisione e si è preparato un corso uniformemente regolarizzato. Il profilo longitudinale, che rappresenta l andamento della quota del fondo dell alveo dalla sorgente alla foce, presenta un andamento regolarizzato, concavo verso l alto e con pendenze decrescenti progressivamente da monte verso valle 536 CONFINAMENTO LATERALE Alveo confinato: per più del 90% del tratto, le sponde sono a contatto con versanti Alveo non confinato: per meno del 10% del tratto le sponde sono a contatto con versanti Alveo semiconfinato: situazione intermedia 537

17 CONFINAMENTO LATERALE Alveo confinato Alveo semiconfinato Alveo non confinato 538 FORME FLUVIALI Torrenti montani: nelle porzioni montuose del bacino, i corsi d acqua sono caratterizzati da pendenze elevate, forte variabilità delle portate liquide, presenza di sedimenti di grosse dimensioni. La configurazione morfologica del corso d acqua è fortemente condizionata dai versanti che lo delimitano, impedendone le variazioni laterali 539

18 FORME FLUVIALI Torrenti montani: il fondo può essere costituito direttamente dal substrato roccioso, nelle parti più alte, o da sedimenti di grosse dimensioni (massi, ciottoli) 540 PRINCIPALI MORFOLOGIE FLUVIALI Alvei alluvionali: a partire dai conoidi e per tutto il tratto di pianura fino alla foce, gli alvei generalmente scorrono in sedimenti alluvionali (alvei a fondo mobile) da essi stessi deposti in precedenza. Possono assumere varie morfologie, principalmente: Rettilineo Sinuoso Meandriforme Canali intrecciati Anastomizzato 541

19 PRINCIPALI MORFOLOGIE FLUVIALI Rettilineo: tracciato all incirca rettilineo (generalmente per brevi distanze) Sinuoso: tracciato a bassa sinuosità, che non presenta una successione di meandri 542 PRINCIPALI MORFOLOGIE FLUVIALI Meandriforme: tracciato caratterizzato da una successione più o meno regolare di meandri (anse fluviali) 543

20 PRINCIPALI MORFOLOGIE FLUVIALI Canali intrecciati: alveo caratterizzato dalla presenza di più canali che separano barre (corpi di sedimenti fluviali) attive 544 PRINCIPALI MORFOLOGIE FLUVIALI Anastomizzato: alveo caratterizzato da più canali, i quali presentano una certa sinuosità e tra i quali sono comprese isole vegetate 545

21 SCHEMATIZZAZIONE DEL SISTEMA FLUVIALE 546 PRINCIPALI CATEGORIE DI PROCESSI FLUVIALI 547

22 PROCESSI FLUVIALI In un ansa fluviale l erosione della corrente si esercita con maggiore energia contro la sponda concava (esterna); al contrario sulla sponda convessa (interna), dove si riduce la velocità della corrente, viene favorito il deposito del materiale alluvionale 548 PROCESSI FLUVIALI Esempi di erosione e deposizione in un fiume meandriforme. (a) Erosione di una sponda e deposito graduale di una barra sul lato meno inclinato del meandro (barra di meandro). (b) Danni causati dal Rillito Creek a Tucson, Arizona, durante l alluvione del

23 PROCESSI FLUVIALI Schema dell evoluzione di un meandro con formazione di un taglio (o salto) di meandro e di un lago di meandro. Il taglio di meandro si crea in (c) ed evolve in lago di meandro in (d) ) Trasporto in soluzione TRASPORTO SOLIDO 2) Trasporto in sospensione - trasporto in sospensione s.s. - washload (D<0.064 mm: limo-argilla) 3) Trasporto al fondo saltazione, rotolamento, trascinamento 4) Trasporto per fluitazione 5) Flusso di detriti e di fango 551

24 TRASPORTO SOLIDO 552 VARIAZIONI DEL FONDO DI ALVEI FLUVIALI Incisione: abbassamento generalizzato della quota del fondo dell alveo fluviale attraverso l erosione di sedimenti. In genere l abbassamento migra verso monte attraverso il meccanismo dell erosione regressiva

25 VARIAZIONI DEL FONDO DI ALVEI FLUVIALI Sedimentazione o sovralluvionamento: innalzamento generalizzato della quota del fondo dell alveo fluviale attraverso la deposizione di sedimenti. 554 FENOMENI ALLUVIONALI Esondazione: fuoriuscita di acqua dall alveo fluviale Inondazione: allagamento di una superficie esterna all alveo da parte delle acque provenienti dal corso d acqua Punto di esondazione Inondazione della pianura 555

26 FENOMENI ALLUVIONALI Il flusso d acqua che fuoriesce dalle sponde o dagli argini va ad occupare settori più o meno ampi della zona circostante determinando un allagamento o inondazione e le modalità di espandimento delle acque dipendono dalle caratteristiche geometriche del terreno. Il ristagno di acque è condizionato da depressioni naturali del terreno non drenate o da opere antropiche (rilevati stradali e ferroviari, argini, muri) prive di adeguati sistemi per lo smaltimento delle acque 556 PROCESSI DI ESONDAZIONE Argini naturali: dopo una serie di piene, come conseguenza della grande quantità di sedimenti depositatisi in vicinanza dell alveo fluviale, si viene a formare una fascia di terreno leggermente più elevata nota come argine fluviale naturale. Tale stretta striscia di terreno può rimanere fuori dall acqua, eccetto che durante piene eccezionali. Argini artificiali: si tratta di rilevati in terra che sono realizzati per difendere dalle inondazioni la pianura adiacente. 557

27 PROCESSI DI ESONDAZIONE Argini artificiali: possono essere soggetti a fenomeni di rottura (rotte arginali) Rotta per tracimazione: sormonto dell acqua di piena e conseguente escavazione al piede esterno del rilevato arginale Rotta per erosione: parziale demolizione del lato interno di un argine per erosione al piede esercitata dalla corrente fluviale 558 PROCESSI DI ESONDAZIONE Rotta per sifonamento: infiltrazione d acqua all interno del corpo arginale con fuoriuscita sul fianco esterno 559

28 PROCESSI DI ESONDAZIONE Alvei pensili: a causa della presenza di argini, la sedimentazione può essere favorita all interno dell alveo, il cui fondo può venire ad essere più alto rispetto al piano di campagna fuori dagli argini 560 PROCESSI DI ESONDAZIONE Alluvionamento: termine che indica non solo l allagamento da parte di acque di piena, ma anche la deposizione di grosse quantità di sedimenti, generate da fenomeni erosivi e franosi nel bacino Alluvione del 1996 in Versilia 561