unita04 trasformazioni morfologiche del paesaggio
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Trasformazioni Geomorfologiche del Paesaggio
Unità 4 Processi Fluviali
Filippo Catani – Dipar?mento di Scienze della Terra
Sistemi fluviali • I fiumi sono tra i più importan? processi morfogene?ci. • Essi determinano la incisione e creazione delle valli e la costruzione delle pianure
alluvionali, nonché quella delle foci e dei delta. • I fiumi hanno inoltre importanza vitale per le aJvità dell’uomo che sono spesso ad
essi connesse, con i rischi conseguen? (piene, alluvioni).
Sistemi Fluviali e Bacini Idrografici • Il profilo longitudinale di un fiume definisce la successione di quote all’interno del bacino
idrografico, dalla sorgente alla foce. • L’area sorgente del fiume è definita come testata del bacino. La testata è la parte del bacino
alle quote più elevate dove l’acqua inizia ad incanalarsi a causa della presenza di una sorgente, dello scioglimento dei ghiacci o delle piogge.
• La foce del fiume è invece il suo termine ul?mo, alla minima quota. Essa può essere rappresentata dallo sbocco a mare o in un lago, oppure dall’immissione in un altro corso d’acqua. La quota della foce è deSa livello di base e rappresenta il livello minimo che il fiume può raggiungere per erosione del suo leSo. Livelli di base locali e/o temporanei possono essere rappresenta? da laghi forma?si per cause improvvise naturali (es. sbarramen? da frana) o antropiche (es. dighe).
• La pendenza longitudinale di un fiume è generalmente maggiore vicino alla sorgente e minore vicino alla foce.
• Durante il loro percorso i fiumi formano le valli fluviali tramite erosione, trasporto e sedimentazione di materiali che derivano dall’alterazione delle rocce.
• Il bacino idrografico è definito come quel poligono chiuso che raccoglie le acque del fiume, facendole convergere verso la foce. Per questo mo?vo, il bacino idrografico con?ene tuSo il re?colo idrografico di competenza di quel fiume.
• Ogni bacino è delimitato da crinali montani o collinari deJ spar?acque.
Sistemi Fluviali e Bacini Idrografici
Ordine fluviale secondo l’ordinamento di Strahler. I corsi alla sorgente sono di ordine 1. L’ordine fluviale cresce quando due corsi d’acqua di ordine n si incontrano, formandone uno di ordine n+1.
Sistemi Fluviali e Bacini Idrografici
Il Bacino del Po.
Ricavare il bacino idrografico di un fiume ed il re?colo idrografico rela?vo è un compito rela?vamente semplice se si hanno a disposizione carte topografiche alle scale adeguate.
Tipologie di re?colo idrografico
Tipologie di alveo e transizioni
Torren? Montani • I torren? montani hanno gradiente (pendenza longitudinale) elevato e sono situa? nelle
par? alte del bacino (testata). Hanno quindi ordine di Strahler basso (1 o 2). • Spesso hanno una valle streSa, spesso priva di fondovalle, e a forma di V, con leSo in roccia
e presenza di cascate e rapide con sal?. • Contengono generalmente i sedimen? più grossolani dell’intero bacino, dato che la capacità
di trasporto degli stessi diminuisce verso valle. Tali sedimen? comprendono massi, cioSoli e sabbie grossolane.
• Spesso contengono sequenze di scalini e pozze chiamate in termini geomorfologici sequenze step-‐pool. Queste pozze sono spesso importan? ecosistemi locali e contengono i sedimen? lentamente accumula? tra una piena e l’altra. Durante le piene più importan?, invece, le pool sono svuotate dai sedimen? e il ciclo riprende.
Torren? Montani Oltre alla sequenza step-‐pool ci sono anche traJ con fondo rela?vamente piaSo (run, glide) e traJ a cascatelle e a rapide (cascade, rapid). Quando la rapida è poco turbolenta e con pendenza lieve si dice riffle.
Fiumi a Canali Intreccia?
• Sono i cosiddeJ fiumi braided della leSeratura anglosassone e presentano, all’interno dall’alveo, molteplici canali di dimensione diversa che si intrecciano.
• Si formano in ambien? ad alta energia dove c’è anche una grande disponibilità di sedimen?.
Il fiume Tagliamento, unico fiume alpino ad aver conservato pressochè intaSa la morfologia a canali intreccia?.
Fiumi a Canali Intreccia?
• I sedimen? in eccesso vengono deposita? in alveo, modificando con?nuamente il leSo del fiume stesso e costringendo la corrente a trovare sempre nuovi percorsi.
• Le isole e barre tra i canali hanno quindi caraSere temporaneo e vengono rimossi o sposta? ad ogni piena del fiume. Per questo mo?vo sono raramente vegetate in modo permanente.
• I fiumi a canali intreccia? sono normalmente ampi e con acque basse. • I sedimen? dei fiumi braided sono silt, sabbie e cioSoli, anche in funzione delle zone sorgen?
Fiumi a Canali Intreccia? – Modello sedimentario
Fiumi a Meandri • I fiumi a meandri sono lo sviluppo successivo ai canali intreccia?. In essi la pendenza
longitudinale è molto bassa e la valle alluvionale ampia e piaSa. • I meandri sono permanen? ma si muovono lateralmente con tendenza all’aumento del
raggio di curvatura che può poi condurre a taglio del meandro. • Sono i fiumi che costruiscono le grandi pianure alluvionali, sedimentando o erodendo. • La caraSeris?ca principale del meandro è la presenza di barre con sedimen? sul lato interno
(minore energia della corrente) e erosione sul lato esterno (maggiore energia).
Fiumi a Meandri
Fiumi a Meandri
Tagli di Meandro
Tagli di Meandro
Meandri Incassa?
• Si sviluppano dove un fiume a meandri in erosione ver?cale in terreni poco resisten? trova al leSo rocce più dure e con?nua l’incisione secondo il percorso originario. Esempio classico è il fiume Colorado (vedi immagine).
TraJ ReJlinei • I traJ reJlinei o quasi reJlinei sono piuSosto rari nei fiumi naturali e sono spesso il
risultato di incisione rapida nel bedrock (roccia madre al di soSo della coltre sedimentaria). Possono rivelare variazioni nel gradiente fluviale o variazioni litologiche nel bedrock.
• Altri traJ reJlinei sono invece dovu? a cause antropiche (opere di ingegneria idraulica).
Pianure Alluvionali • Le pianure alluvionali sono forme del paesaggio
adiacen? ai canali fluviali e sono di solito forme aJve in quanto formate dai processi recen? ed aSuali del fiume stesso. Sono forme costruJve e deposizionali.
• Una pianura alluvionale è di solito formata da un mosaico di diversi forme di minor dimensione, quali sponde fluviali in erosione, barre fluviali, argini naturali (o ar?ficiali), canali laterali, canali riempi? o fossili, laghi di meandro abbandonato, paludi o aree umide, canali paralleli e accessori.
• Quando il fiume principale nella pianura erode i sedimen? che aveva precedentemente depositato forma scalini deJ terrazzi fluviali.
StruSura sedimentaria pianura
La successione dei periodi di sedimentazione ed erosione del fiume, unita ai movimen? orizzontali e ver?cali del leSo, determinano una serie sedimentaria molto ?pica ma affeSa da grandi variazioni sia laterali che in profondità. Il fiume non percorre nel tempo sempre lo stesso percorso esaSo ma si muove più o meno liberamente nella pianura alluvionale, distribuendo in modo disomogeneo i suoi sedimen?. Vale sempre la regola, inoltre, che i sedimen? più vicini al corso d’acqua sono quelli più grossolani mentre allontanandosi dal canale si trovano via via sedimen? sempre più fini. Quando il canale si sposta lateralmente, questa sequenza granulometrica si ripete, ma con geometrie diverse.
StruSura Bacini Idrografici
Schema dei componen? di un sistema fluviale alle varie scale di osservazione. a) Re?colo idrografico; b) TraSo fluviale; c) Barra di meandro; d) Forme di fondo; e) StruSura sedimentaria; f) Granulometria sedimen?.
Suddivisione del bacino idrografico in zone di produzione, trasporto e deposizione dei sedimen?. In ognuno dei tre casi i processi indica? sono quelli prevalen?.
Principio di conservazione e con?nuità del flusso idrologico. Un ampliamento della sezione fluviale corrisponde ad un rallentamento della corrente.
StruSura Bacini Idrografici
Controllo principale esercitato da disponibilità di acqua (regime idrografico o flow regime) e disponibilità di sedimen?. La combinazione di ques? due faSori, assieme ad alcune condizioni al contorno, determina le caraSeris?che del bacino e del fiume.
Origine e Immagazzinamento dei Sedimen?
I sedimen? a disposizione per un corso d’acqua sono origina? solitamente da erosione sui versan? e sulle aree montane dalle quali il corso d’acqua prende origine. Sedimen? accessori sono ovviamente porta? dagli affuen?. I processi che li producono possono essere di ?po franoso, erosivo, glaciale, eolico e di alterazione delle rocce. Dopo il trasporto i sedimen? sono immagazzina?, in modo permanente o temporaneo, in varie forme di ?po costruJvo come i deposi? di versante, le barre fluviali, le pianure alluvionali, i delta o i fondali lacustri, marini e oceanici.
Trasporto di Sedimen? – Diagramma di Hjulstrom
Il diagramma di Hjulstrom illustra le relazioni tra granulometria dei sedimen? fluviali e velocità della corrente. All’interno del grafico si possono dis?nguere i campi di esistenza dei tre processi principali: erosione (per alte velocità della corrente), trasporto e deposizione. La granulometria controlla principalmente il confine tra trasporto e sedimentazione.
Esistono due ?pi principali di trasporto dei sedimen? nelle acque di un fiume: trasporto in sospensione e trasporto di fondo. Quest’ul?mo può procedere per rotolamento, scivolamento e saltazione.
Trasporto Sedimen?
La velocità della corrente non è costante all’interno della sezione fluviale ma è influenzata dall’aSrito delle sponde e del fondo, che è a sua volta dipendente dalla rugosità delle superfici. a) esempio di profilo ver?cale di velocità; b) sezioni trasversali di fiumi con curve di isovelocità.
Cascate
• Le cascate si formano c’è un substrato roccioso, in corrispondenza di differenze litologiche oppure trasversalmente a linee di faglia.
• L’erosione seleJva erode maggiormente le rocce deboli e forma uno o più gradini lungo l’asse della valle, dove si imposta la cascata.
• L’erosione del leSo del torrente da parte della corrente produce poi una lenta migrazione dell’orlo della cascata verso monte.
Conoidi Alluvionali • I conoidi alluvionali sono deposi? fluviali a forma di ventaglio che si accumulano nel punto in cui un
fiume o torrente montano sfocia in una valle o area a minore gradiente. • Prima di sfociare nella valle il fiume ha di solito alta energia (dovuta alle alte pendenze) e valle streSa.
Questo gli conferisce una grande capacità di trasporto che viene improvvisamente a mancare nel punto in cui il fiume diminuisce la sua pendenza. La maggior parte dei sedimen? trasporta? dal fiume viene così depositata nel conoide alluvionale.
• Si formano generalmente in ambien? aridi e semi-‐aridi con un grande carico di sedimen? a disposizione, oppure in aree con erosione glaciale (ad esempio i conoidi pedemontani delle Alpi).
Conoidi Alluvionali • Data la notevole disponibilità di acqua, anche soSerranea, i conoidi alluvionali sono spesso u?lizza? per
aJvità umane, quali l’agricoltura, il prelievo di acqua e l’urbanizzazione. • La concomitanza tra elemen? antropici e arrivo di acque di scorrimento ricche di sedimen? determina
però anche una condizione di rischio idrogeologico.
Conoide alluvionale le cui par? basali, spesso saturate dalle acque di scorrimento superficiale, sono impiegate per agricoltura in
zome aride e semi-‐aride (Iran, fonte: NASA)
Conoide alluvionale completamente urbanizzato e quindi soggeSo a rischio di esondazione e flussi di detrito o fango (Magnesia Spring
Canyon, California, fonte: ESRI)
Conoidi Alluvionali -‐ Morfologia
Morfologia di un conoide vista su una carta topografica classica. Le forma e sopraSuSo la diversa
distanza tra curve di livello rivela in modo molto chiaro la presenza di questa forma del paesaggio.
Componen? di un conoide.
Conoide di Laces (Val Venosta, BZ).
Conoidi Alluvionali -‐ Morfologia
Esempio di riconoscimento e cartografia dei conoidi pedemontani Alpini con classificazione del loro stato di aJvità e della loro genesi (da ARPA Piemonte).
Conoidi Alluvionali -‐ Rischi
Esempi di situazioni di rischio in ambiente di conoide pedemontana. In corrispodenza dei maggiori canali di alimentazione del conoide si verificano le situazioni di maggiore pericolosità. Apposite mappe geomorfologiche
costruite in ambiente GIS possono individuare le aree a maggiore aJvità per consen?re una correSa pianificazione territoriale.
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