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.