Il materiale contenuto in questo documento è stato tratto dal sito http://www.geologia.com LA MORFOLOGIA FLUVIALE Come tutti i corpi presenti su questo pianeta anche l'acqua risente della forza di gravità. Pertanto l'acqua dei fiumi scorrerà sempre dall'alto (la sorgente) verso il basso (la foce) lungo una percorso chiamato alveo. Più questo alveo sarà inclinato più l'acqua scorrerà velocemente, aumentando nel contempo sia la sua capacità erosiva che la sua capacità di trasporto di sedimenti. Grosso modo la velocità dell'acqua può variare fra 1 e i 40 km orari. Nel disegno riportato sotto sono indicate le zone ad alta velocità in relazione all'andamento dell'alveo. Nei punti dove l'alveo è rettilineo la velocità più elevata dell'acqua si registra al centro del fiume, poco sotto la superficie; quando l'alveo si incurva, il flusso più veloce si sposta verso il lato più esterno. Una delle caratteristiche fondamentali di un corso d'acqua è il suo gradiente. Per gradiente si intende il dislivello di altezza che l'acqua compie per unità di lunghezza percorsa; per esempio, il Po da Piacenza alla foce ha un gradiente di circa 37 metri. La portata di un corso d'acqua è la quantità di acqua che passa attraverso la sua sezione trasversale nell'unità di tempo, normalmente questa si esprime in metri cubi al secondo e solitamente si misura all'altezza della foce; la portata registrata del Po ad esempio è mediamente di 1400 metri cubi al secondo, mentre per il Rio delle Amazzoni si registrano portate dell'ordine dei 100.000 metri cubi al secondo. Questa misurazione rappresenta tutta l'acqua che, attraverso il fiume, abbandona l'area percorsa dal fiume e dai suoi affluenti per gettarsi in mare. Quest'area si chiama bacino idrografico, o di drenaggio, e costituisce una unità naturale individuabile anche morfologicamente sul territorio; infatti un bacino idrografico rappresenta tutta la superficie entro la quale tutte le acque presenti (pioggia o sorgenti) vanno ad alimentare un corso d'acqua, quello del Rio delle Amazzoni, ad esempio, è ampio 5.800.000 chilometri quadrati, 19 volte l'italia.
A seguito di quanto detto sopra, occorre fare una precisazione; in genere, un bacino idrografico è rappresentato dalle creste dei monti che fanno da spartiacque tra due diverse valli, ma è anche vero che spesso entrano in gioco altri fattori geologici che devo venire considerati nelle valutazioni dei bacini e quindi delle relative portate dei fiumi. Infatti, se in superficie si trova una litologia che è molto permeabile, come i calcari (vedi carsismo) e, al di sotto di questa, si trova una litologia impermeabile come le argille, l'acqua che si infiltra nel sottosuolo calcareo scorrerà lungo le argille indipendentemente dalla morfologia superficiale, a seconda della loro pendenza. Accanto allo spartiacque "morfologico", è poi quello "geologico" che individua il reale bacino del corso d'acqua. La portata del fiume varierà nel corso dell'anno da valori massimi (periodi di piena) a valori minimi (periodi di magra) in funzione delle stagioni. Queste variazioni delle portate vanno poi a definire il regime del fiume; si può definire regime torrentizio quando le alternanze tra le varie piene sono notevoli, un regime si definisce fluviale quando la sua portata è molto più regolare. Esistono notevoli tipi di regime dei fiumi. In Italia, per esempio, si passa dai regimi torrentizi Alpini, con piene in estate e magre in inverno, a regimi calabro-insulari con piene in inverno e magre in estate. Un modo per studiare un corso d'acqua è quello di prendere in considerazione il suo profilo, ossia una sezione verticale di tutto il fiume dalla sorgente alla foce. Questa sezione mostra che il gradiente diminuisce dalla sorgente verso la foce, da misurazioni in posto si può notare che la portata aumenta verso la foce. La logica sta nel fatto che lungo il percorso il fiume raccoglie sempre più acqua dai suoi affluenti e quindi dal bacino idrografico. L'alveo e la velocità della corrente cambieranno in relazione alle variazioni della portata d acqua del fiume. Un altro fattore molto importante è il cosiddetto livello di base, ossia il livello più basso al quale un fiume più arrivare ad erodere il suo alveo; in questo caso il livello di base assoluto, detto terminale, è il livello del mare poiché al disotto di tale livello il fiume non esiste più. Esistono anche dei livelli detti temporanei o locali, come laghi, bacini artificiali, rocce più resistenti che danno vita a delle cascate, corsi d'acqua principali che fanno da livello di base per l'affluente. Una qualsiasi modifica della quota del livello di base implica un aggiustamento dell'attività del corso d'acqua che tenderà ad erodere il suo alveo se il livello di base scende, mentre tenderà ad sedimentare se il livello sale. In questi casi si nota anche il processo di erosione regressiva che si verifica quando il livello di base scende, allora il fiume tende ad erodere nelle immediate vicinanze della foce per poi retrocedere verso la sorgente. Negli schemi riportati si notano i diversi profili: nel caso 1 si ha un lago che, se scompare (per motivi tettonici ad esempio, schema 2), eliminerà il livello di base locale e il fiume tenderà a modificare il suo profilo per ristabilire il suo equilibrio; se,
successivamente, si crea nuovamente un livello di base locale (con una diga ad esempio, schema 3), il fiume tenderà a cercare il nuovo equilibrio con un nuovo profilo. Un esempio è la diga ENEL di Monticelli d Ongina dove il fiume Po ha praticamente azzerato il suo gradiente formando una specie di lago che arriva alle porte di Piacenza. In questo tratto, la corrente diminuisce fortemente lasciando sedimentare grandi quantità di materiale alluvionale innalzando il fondo del fiume, rendendolo pensile sul territorio circostante. L'azione dell'acqua nei fiumi si può riassumere in: erosione, trasporto e sedimentazione di materiale. Normalmente l'azione erosiva si manifesta a monte dove la velocità delle acque e soprattutto le piene stagionali possono trasportare anche notevoli quantità di materiale, anche grezzo. Il trasporto avviene nella parte mediana del fiume essenzialmente come carico disciolto, carico sospeso, e carico di fondo, (vedi il trasporto sedimentario); la deposizione avviene verso la foce del fiume e poi successivamente in mare dove, se le correnti lo permettono, si possono formare degli enormi delta, come quello del Nilo, del Mississipi e, più limito, del Po. Quando le correnti marine portano via il materiale prima che riesca a depositarsi, la foce assume la forma di estuario. Possiamo anche avere delle conoidi alluvionali, cioè strutture simili al delta ma che si formano sulla terra emersa quando i corsi d'acqua arrivano in pianura dai monti e la loro velocità diminuisce bruscamente, depositando tutto il materiale che trasportano. Nella carta accanto è riportata la ricostruzione schematica del delta del Po nel corso degli ultimi 2000 anni: linea rosa intorno al 100 a.c.; linea nera intorno al 500; linea rossa intorno al 1200; linea grigia nel 1600; linea verde nel 1750 (da Scienze della Terra, Tarbuk, Ed. Principato). Sotto una conoide alluvionale, Valle della Morte, California. Le valli fluviali possono assumere il classico aspetto ad V mentre quelle a forma di U sono di origine glaciale, se il fiume è relativamente piccolo e se riesce a scavarsi un suo alveo; mentre se la valle è ampia, soprattutto vicino alla foce, il fondo della valle sarà piatto e cosparso di sedimenti. Le valli fluviali a forma di U sono invece di origine glaciale. La forma di queste valli ci da una indicazione sul tipo di gradiente che caratterizza il fiume e della capacità di erosione del corso d'acqua: nel primo caso il gradiente è molto alto e, di conseguenza, il fiume, che ha una grande forza erosiva, scava un profondo alveo; nel secondo caso, con un gradiente minore, l'erosione è principalmente laterale e, la tendenza, è di creare ampie valli piatte. Quindi, quando il gradiente inizia a diminuire, l'azione erosiva si trasferisce dal fondo dell'alveo ai fianchi della valle e tende ad allargarla trasformandola in una piana alluvionale del fiume, detta di erosione; si può formare anche per deposizione di materiale come nella bassa valle del Tevere. Spesso queste sedimentazioni locali sono
innescate da grossi cambiamenti nel livello di base (durante le variazioni dei livelli dei mari ad esempio). Nella foto accanto le gole dell'alcàntara (Sicilia) scavate in colate laviche dell'etna; sotto una tipica valle fluviale a forma di V. Nelle zone di montagna si trovano quindi valli a V anche molto strette, dette forre e gole, con pareti ripidissime e molto alte, La forma delle valli che caratterizzano i fiumi dipende anche dalle tipologie di rocce su cui scorre il fiume: rocce friabili saranno facilmente erodibili e daranno vita a valli più ampie e percorsi più regolari; rocce più dure saranno difficilmente erodibili quindi formeranno valli molto più aspre. Una alternanza di rocce tenere e resistenti darà vita a dei punti poco erodibili e a delle locali variazioni del livello di base. Come conseguenza ci verificheranno variazioni locali di erosione o di deposito dei sedimenti creando le cosiddette rapide, o cascate. Un esempio è la famosa cascata del Niagara, causata da uno strato di dolomie che protegge una litologia sottostante più tenera. Un altro esempio è il salto dell'angel (salto dell Angelo), in Venezuela, che raggiunge i 950 metri di altezza. Sotto la morfologia fluviale in relazione al substrato con rocce tenere e rocce più dure (competenti). Andando verso il mare la morfologia si addolcisce e il fiume percorre delle valli più ampie e, nelle pianure, dove l'azione erosiva in senso stretto è praticamente assente, prevale quella di trasporto del sedimento verso il mare. I corsi d'acqua in queste condizioni si muovono in ampie anse chiamate meandri che cambiano spesso posizione, sia lateralmente, che verso valle (a meno che non siano "incassati " in sedimenti rocciosi) perché il fiume tende ad erodere nel lato esterno del meandro e a depositare i sedimenti nel lato interno.
A causa delle diverse velocità dell'acqua, a volte si possono osservare dei salti di meandro dove il fiume taglia il collo del meandro e lo salta creando dei laghetti a "corno di bue". Quando un fiume arriva ad avere queste caratteristiche, si può dire che è nella sua fase matura poiché ha eroso il suo alveo e, poi, le sue sponde per allargare la valle. Appena il gradiente ha trovato un equilibrio inizia la fase di meandrificazione nella pianura. Concludendo, un fiume può modellare il paesaggio in modo radicale passando dalla fase iniziale dove la morfologia è piatta, attraverso una fase giovane dove il fiume erode il terreno e le rocce sottostanti modellando la morfologia con cascate e rapide, alla fase matura dove si è formata una valle e, infine, a quella di vecchiaia dove l'effetto dell'erosione ha creato nuovamente una sorta di valle molto ampia o pianura detto penepiano. Nella foto sotto i meandri incassati del San Juan River (Utah, USA).