12. Geomorfologia Fluviale (A) - UniFI

Geomorfologia fluviale

Geomorfologia FluvialeGeomorfologia Fluviale

Geomorfologia Fluviale: studia i processi che avvengono nel reticolo idrografico (erosione, trasporto solido, sedimentazione) e le forme da essi generate

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BACINO IDROGRAFICOBACINO IDROGRAFICOLa superficie racchiusa tra le linee di displuvio o di spartiacque prende il nome di bacino idrografico.

linee di displuvio o di spartiacque

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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.

RETICOLO IDROGRAFICORETICOLO IDROGRAFICO

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PATTERNS DEI RETICOLI IDROGRAFICIPATTERNS 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

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Pinnato: si differenzia da quello dendritico per l’esigua lunghezza dei collettori secondari; è tipico di terreni omogenei, impermeabili e morfologia pianeggiante


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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 paralleleDivergente: da un ramo principale si dividono più collettori e da questi altri rami secondari, a formare un ventaglio; caratterizza i delta e i conoidi


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Parallelo: è costituito da collettori subparalleli fra loro; caratterizza terreni impermeabili, con un controllo strutturale di fratture subparallele e a sensibile acclivitàConvergente: al contrario del divergente, mostra una serie di rami dirigentisi verso uno stesso tratto di confluenza; caratterizza terreni poco permeabili a sensibile acclività


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Angolato: mostra una ramificazione con due direzioni prevalenti; indica un controllo strutturale di due famiglie di discontinuitàCentrifugo: i collettori si irradiano da un’area, che può costituire un cono vulcanico, un domo tettonico, una cupola diapirica, ecc.


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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


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GERARCHIZZAZIONE DEI RETICOLI IDROGRAFICIGERARCHIZZAZIONE DEI RETICOLI IDROGRAFICIIl 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.

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GERARCHIZZAZIONE DEI RETICOLI IDROGRAFICIGERARCHIZZAZIONE DEI RETICOLI IDROGRAFICI

Esempio di gerarchizzazione del reticolo idrografico secondo Horton-Strahler 517

GERARCHIZZAZIONE DEI RETICOLI IDROGRAFICIGERARCHIZZAZIONE DEI RETICOLI IDROGRAFICISe si indica con u il numero d’ordine dei segmenti idrografici e con Nu il numero di segmenti di ordine u, si trova che Nudiminuisce 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:

(* 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)

Rb =Nu

Nu+1

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LEGGI DI HORTONLEGGI DI HORTON

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LEGGI DI HORTONLEGGI DI HORTONPrima 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:

Nu = Rb(k-u)

dove Nu è il numero di segmenti di ordine u, Rb il rapporto di biforcazione, k l’ordine del corso d’acqua principale, dei segmenti idrografici u il numero d’ordine

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LEGGI DI HORTONLEGGI DI HORTONPrima legge di Horton o legge dei numeri dei corsi d’acquaSemplice verifica, nel caso di reticolo ideale con Rbesattamente uguale a 3 e k (ordine massimo) uguale a 5:

N1 = 3 (5-1) = 34 = 81N2 = 3 (5-2) = 33 = 27N3 = 3 (5-3) = 32 = 9

ecc.

u Nu Rb

1 81 3.02 27 3.03 9 3.04 3 3.05 1

Nu=121

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DENSITADENSITA’’ DI DRENAGGIODI 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 (km2):

Dd =Lk

Ak

Σ

dove ΣLk rappresenta la lunghezza totale dei corsi d’acqua di tutti gli ordini e Ak rappresenta l’area totale del bacino

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DENSITADENSITA’’ DI DRENAGGIODI DRENAGGIOLa densità di drenaggio è un parametro particolarmente significativo ed è strettamente associato con le caratteristiche litologiche delle rocce affioranti nel bacino

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VALLE FLUVIALEVALLE FLUVIALE

A B C

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.

Principali forme di valli fluviali. A) Valle a V; B) Valle a fondo piatto (in roccia); C) valle a fondo piatto alluvionale.

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CONOIDI ALLUVIONALICONOIDI 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)

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Esempi di conoidi di clima arido


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Conoide del Cellina nell’area pedealpina


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Pianura alluvionale (alluvial plain): indica una superficie pianeggiante adiacente al corso d’acqua costituita da sedimenti alluvionali (alluvioni) depositati dal corso d’acqua stesso.

PIANURA ALLUVIONALEPIANURA ALLUVIONALE

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PIANURA ALLUVIONALEPIANURA ALLUVIONALE

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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

TERRAZZI FLUVIALITERRAZZI FLUVIALI

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Due ordini di terrazzi


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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)

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EVOLUZIONE A LUNGO TERMINE DI UN SISTEMA EVOLUZIONE A LUNGO TERMINE DI UN SISTEMA FLUVIALE: IL CICLO DI EROSIONEFLUVIALE: IL CICLO DI EROSIONE

Se si immagina che un continente o una sua parte sia stata sollevata per fenomeni di dinamica crostale, il rilievo prodottoda 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.

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IL CICLO DI EROSIONEIL CICLO DI EROSIONE

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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

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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


IL CICLO DI EROSIONEIL CICLO DI EROSIONEStadio 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

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CONFINAMENTO LATERALECONFINAMENTO LATERALE

Alveo confinato: per piùdel 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

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CONFINAMENTO LATERALECONFINAMENTO LATERALE

Alveo confinato

Alveo semiconfinato

Alveo non confinato538

FORME FLUVIALIFORME FLUVIALITorrenti 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

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FORME FLUVIALIFORME FLUVIALITorrenti montani: il fondo può essere costituito direttamente dal substrato roccioso, nelle parti più alte, o da sedimenti di grosse dimensioni (massi, ciottoli)

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Rettilineo

PRINCIPALI MORFOLOGIE FLUVIALIPRINCIPALI MORFOLOGIE FLUVIALI

Sinuoso

Meandriforme

Canali intrecciatiAnastomizzato

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:

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Rettilineo: tracciato all’incirca rettilineo (generalmente per brevi distanze)


Sinuoso: tracciato a bassa sinuosità, che non presenta una successione di meandri

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Meandriforme: tracciato caratterizzato da una successione più o meno regolare di meandri (anse fluviali)

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Canali intrecciati: alveo caratterizzato dalla presenza di più canali che separano barre (corpi di sedimenti fluviali) attive

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Anastomizzato: alveo caratterizzato da più canali, i quali presentano una certa sinuosità e tra i quali sono comprese isole vegetate

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SCHEMATIZZAZIONE DEL SISTEMA FLUVIALESCHEMATIZZAZIONE DEL SISTEMA FLUVIALE

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PRINCIPALI CATEGORIE DI PROCESSI FLUVIALIPRINCIPALI CATEGORIE DI PROCESSI FLUVIALI

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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

PROCESSI FLUVIALIPROCESSI FLUVIALI

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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 1983.

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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).

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1) Trasporto in soluzione

2) Trasporto in sospensione

3) Trasporto al fondo

4) Trasporto per fluitazione

5) Flusso di detriti e di fango

- trasporto in sospensione s.s.- washload (D<0.064 mm: limo-argilla)

saltazione, rotolamento, trascinamento

TRASPORTO SOLIDOTRASPORTO SOLIDO

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TRASPORTO SOLIDOTRASPORTO SOLIDO

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VARIAZIONI DEL FONDO DI ALVEI FLUVIALIVARIAZIONI DEL FONDO DI ALVEI FLUVIALIIncisione: 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

1 2

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VARIAZIONI DEL FONDO DI ALVEI FLUVIALIVARIAZIONI DEL FONDO DI ALVEI FLUVIALISedimentazione o sovralluvionamento: innalzamento generalizzato della quota del fondo dell’alveo fluviale attraverso la deposizione di sedimenti.

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Esondazione: fuoriuscita di acqua dall’alveo fluvialeInondazione: allagamento di una superficie esterna all’alveo da parte delle acque provenienti dal corso d’acqua

FENOMENI ALLUVIONALIFENOMENI ALLUVIONALI

Punto di esondazioneInondazione della pianura

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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

FENOMENI ALLUVIONALIFENOMENI ALLUVIONALI

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PROCESSI DI ESONDAZIONEPROCESSI DI ESONDAZIONEArgini 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.

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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

PROCESSI DI ESONDAZIONEPROCESSI DI ESONDAZIONEArgini artificiali: possono essere soggetti a fenomeni di rottura (rotte arginali)

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PROCESSI DI ESONDAZIONEPROCESSI DI ESONDAZIONERotta per sifonamento:infiltrazione d’acqua all’interno del corpo arginale con fuoriuscita sul fianco esterno

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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

PROCESSI DI ESONDAZIONEPROCESSI DI ESONDAZIONE

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PROCESSI DI ESONDAZIONEPROCESSI DI ESONDAZIONEAlluvionamento: 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

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