Il modellamento fluviale (superiori)

I materiali

Prima di iniziare a considerare i processi e le strutture dell'ambiente fluviale, è bene ricapitolare alcuni elementi relativi ai materiali in gioco, poiché la terminologia relativa ricorrerà frequentemente. L'ambiente fluviale (e deltizio) è caratterizzato da processi erosivi e deposizionali che portano alla rielaborazione di materiali rocciosi in forma di particelle (granuli), che compongono i sedimenti. Nell'accezione comune si parla di ghiaia, sabbia, limo, argilla. In realtà, questi termini hanno una caratterizzazione ben precisa sulle dimensioni delle particelle di roccia che compongono i sedimenti. La classificazione dei sedimenti in base alle dimensioni delle particelle che lo compongono prende il nome di granulometria. Le particelle sono distinte in classi granulometriche, diversamente definite a seconda del sistema classificatorio utilizzato; in generale, a prescindere dai parametri dimensionali adottati dai diversi sistemi di classificazione, le classi granulometriche principali sono appunto 4, in ordine di dimensione decrescente:

• ghiaia
• sabbia
• limo o silt
• argilla

La scala dimensionale più utilizzata è quella di Wentworth (le dimensioni sono in mm e frazioni di mm):

Intervallo dimensionale (metrico)	Classi granulometriche (Wentworth)
> 256 mm	Massi (Boulder)
256 - 64 mm	Ciottoli (Cobble)
64 - 4 mm	Ghiaia (Pebble)
4 - 2 mm	Ghiaia molto fine (Granule)
2 - 1 mm	Sabbia molto grossolana (Very coarse sand)
1 - 1/2 mm	Sabbia grossolana (Coarse sand)
1/2 - 1/4 mm	Sabbia media (Medium sand)
1/4 - 1/8 mm	Sabbia fine (Fine sand grain)
1/8 – 1/16 mm	Sabbia molto fine (Very fine sand grain)
1/16 – 1/256 mm	Limo (Silt)
< 1/256 mm	Argilla (Clay particle)

Esempio di distribuzione della granulometria di campioni di sedimenti diversi. Il diagrmma è in scala semilogaritmica. Le frazioni granulometriche sono rappresentate come curve cumulative. Il loro andamento esprime la proporzione delle classi granulometriche. I tratti più "ripidi" corrispondono alle frazioni che si riscontrano con maggiore frequenza (mode). Ad esempio, i campioni meglio classati corrispondono a sabbia fine (fine sand) e sabbia media (medium sand). Gli altri hanno una distribuzione più ampia o più irregolare. La classazione peggiore è del campione di ghiaia argilloso-sabbiosa (clayey gravel with sand), che mostra un andamento polimodale (tre mode corrispondenti alle tre classi dominanti).

Le frazioni granulometriche vengono determinate in laboratorio mediante serie di setacci impilati "a cascata" con retinatura a diametro progressivamente minore, che lasciano passare frazioni via via più fini. I limi medio-fini e le argille non possono essere analizzati con questo metodo perché troppo fini, e si utilizzano metodi che che si basano sulla velocità di sedimentazione in acqua o metodi ottici (laser particle size). Le frazioni corrispondenti a diametri standard vengono riportate su diagrammi recanti in ascissa il diametro (in scala logaritmica) e in ordinata (in scala lineare), la percentuale cumulata corrispondente (curva granulometrica).

Per approfondire questo argomento, consulta la pagina Statistica matematica#Funzione di ripartizione.

Per approfondire questo argomento, consulta la pagina La Statistica Descrittiva (superiori)#Indici di posizione.

In realtà è raro trovare sedimenti composti da una sola classe granulometrica (cioè ben selezionati o ben classati): generalmente abbiamo sedimenti composti da un "mix" di diverse classi: ad esempio possiamo avere sabbie siltose, o siltoso-argillose, ghiaie sabbiose, silt argillosi, argille siltose... La granulometria e il grado di selezione (o classazione) di un sedimento dipendono dagli agenti naturali e dal tipo di processo deposizionale cui è stato sottoposto il sedimento stesso, e anche dall'intervallo di tempo nel quale il sedimento è stato rielaborato. Rientrano quindi nei criteri diagnostici per il riconoscimento delle facies sedimentarie (o facies deposizionali), che sono espressione di ambienti sedimentari (o deposizionali).

I sedimenti con dimensioni dal silt in su sono sedimenti granulari, ovvero composti effettivamente di particelle (clasti) più o meno grossolanamente sferoidali (con vari gradi di arrotondamento). In assenza di cementazione la resistenza di questi materiali è determinata dall' attrito tra le particelle. Questi sedimenti derivano in massima parte dalla degradazione meccanica di rocce preesistenti (fanno eccezione alcuni tipi di granuli derivati direttamente dalla precipitazione di carbonato di Calcio, non presenti in ambiente fluviale). Sono quindi minerali primari o residuali.

L'argilla non costituisce solo una classe dimensionale ma ha caratteristiche mineralogiche specifiche. Le argille sono minerali secondari. Derivano cioè dalla degradazione chimica dei minerali primari (feldspati, miche e altri) che avviene in presenza di acqua (idrolisi) nella formazione dei suoli. I minerali argillosi sono poi trasportati delle correnti acquee in sospensione fino al mare. I minerali argillosi sono silicati idrati di Alluminio (contenenti anche proporzioni variabili di Ferro, Magnesio, Potassio, Calcio, Sodio) con struttura lamellare: in mineralogia si definiscono fillosilicati (dal greco antico φύλλον (phyllon): foglia) proprio per la loro struttura a "foglietti" sovrapposti sottilissimi, di dimensioni molto piccole ( < 0.004 mm ), ma con una superficie elevatissima in rapporto allo spessore. I cristalli sono caratterizzati dalla presenza di cariche elettriche negative libere sulle superfici maggiori, quindi hanno la capacità di attrarre e "scambiare" cationi (ioni a carica elettrica positiva) con altri composti, di origine minerale e organica. Inoltre i legami tra i "foglietti" di cui è composto il minerale sono deboli, e permettono a loro volta a ioni e molecole di acqua, materia organica e altri composti di inserirsi nella struttura del minerale.

Per approfondire questo argomento, consulta la pagina Proprietà chimiche del terreno.

Per approfondire questo argomento, consulta la pagina Proprietà fisiche dei Minerali.

L'insieme di queste caratteristiche dà ai minerali argillosi alcune proprietà importanti:

• I minerali argillosi in presenza di acqua hanno spiccate proprietà colloidali, che conferiscono loro la capacità di "attrarsi" reciprocamente: quindi non si depongono come singole lamelle ma tendono a formare aggregati di cristalli (fiocchi, grumi), cioè a flocculare. Questi "fiocchi" (di forma irregolare) si depongono in maniera casuale, giustapponendosi e lasciando dei vuoti tra di essi; questo conferisce alle argille una porosità molto elevata (una percentuale molto alta di "vuoti" interni al sedimento).
• La struttura, le caratteristiche elettrico-chimiche e le modalità di deposizione danno alle argille una grande capacità di assorbire e perdere acqua.
• L'assorbimento di acqua conferisce al sedimento argilloso una notevole plasticità. Viceversa, per disidratazione l'acqua viene gradualmente allontanata dalle superfici e dalla struttura dei cristalli e il sedimento argilloso indurisce.
• alcuni minerali argillosi (gruppo della montmorillonite) hanno la proprietà di espandere reversibilmente il reticolo cristallino in condizioni di idratazione, perciò si rigonfiano o si ritraggono in funzione dell'umidità. Conseguenza di questa proprietà è la formazione di diffuse crepacciature sul terreno, sia in superficie sia in profondità, quando è asciutto. Questo causa anche la frantumazione e la perdita di particelle e schegge di terreno che possono essere prese in carico dalle acque meteoriche e trasportate via.
• Le argille, a causa della ridottissima dimensione delle particelle e alla elevata capacità di assorbimento, sono, assieme ai limi argillosi, rocce pseudocoerenti, ovvero rocce le cui caratteristiche meccaniche sono determinate dalla coesione fra le particelle (e quindi dallo stato di idratazione) piuttosto che dall'attrito fra le stesse. Per valori crescenti di contenuto d'acqua un terreno argilloso passa per quattro stati, definiti da tre limiti (che variano a seconda della composizione del terreno argilloso):

  SOLIDO |--->limite di ritiro--->| SEMISOLIDO |--->limite di plasticità--->| PLASTICO |--->limite di liquidità--->| LIQUIDO

In altre parole: l'argilla "secca" è coerente e rigida, ma generalmente friabile e fragile; l'argilla umida è coerente e ha plasticità crescente (aumentando contemporaneamente il proprio volume) con il contenuto d'acqua; l'argilla "imbevuta" d'acqua perde coerenza e diventa semiliquida, fino ad essere facilmente trasportata via dalla corrente.

Per approfondire questo argomento, consulta la pagina Pedogenesi.

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Per approfondire questa parte potresti consultare i seguenti testi alle pagine indicate:

• I materiali dei sedimenti<
• Proprietà dei sedimenti granulari e coesivi

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I processi di erosione e sedimentazione fluviale

L'erosione fluviale è causata sia dalla turbolenza della corrente d'acqua, sia dal carico di sedimenti che vanno a erodere (cioè incidere) l'alveo (cioè il letto) o gli argini del fiume; questo fenomeno è detto erosione fluviale. Il moto di un fluido avviene in regime turbolento quando le particelle di cui è composto il fluido si muovono secondo traiettorie caotiche e non ordinate (come invece nel regime di flusso laminare). Un liquido che si muove in regime laminare ha capacità erosiva scarsa o nulla, mentre un liquido che si muove in regime turbolento ha capacità erosiva elevata.

L'erosione fluviale trasporta dei sedimenti più o meno grossolani, a seconda dell'energia delle acque del fiume: più l'energia della corrente del fiume è elevata, più elevata è la quantità di sedimenti che riuscirà a trasportare. Erosione e sedimentazione sono processi complementari che asportano materiali da un'area della superficie terrestre e li depositano altrove. Prima di essere depositato, il materiale eroso è generalmente trasportato per un certo tempo e per una certa distanza, spesso dallo stesso agente che ha prodotto l'erosione. L'energia della corrente del fiume dipende soprattutto da:

• velocità della corrente
• portata della corrente
• inclinazione dell'alveo

Profilo di variazione della velocità di una corrente fluviale con la profondità e corrispondenti modalità di trasporto del sedimento.

La velocità della corrente è la distanza coperta da una particella ideale d'acqua nell'unità di tempo, e si misura di solito in metri/secondo (m/s). La portata di un fiume è il volume d'acqua (misurato in metri cubi) che passa attraverso una determinata sezione del corso d'acqua nell'unità di tempo, e di solito si misura in metri cubi/secondo (m³/s). La velocità della corrente è minima nello strato d'acqua a contatto con il fondale e va aumentando verso l'alto, dapprima rapidamente, poi più lentamente, fino a raggiungere la velocità della corrente che fluisce liberamente.

Il sedimento trasportato dai fiumi (o trasporto solido) varia lungo il battente d'acqua sia come quantità (e concentrazione) che come dimensioni delle particelle.

• Il carico di fondo è concentrato presso il fondale e consiste principalmente di granuli di sabbia e talora di piccoli ciottoli, che si muovono per rotolamento e trascinamento, come fossero "tappeti" mobili; massi e blocchi vengono rimossi solo in condizioni estreme di piena. La porzione superiore del carico di fondo è caratterizzata da uno strato di granuli che si muovono prevalentemente per saltazione, con traiettorie curvilinee. Lo spessore dello strato d'acqua interessato dal carico di fondo è in realtà molto scarso: va da pochi millimetri fino ad alcuni decimetri nei fiumi più importanti.
• Il carico sospeso è meno concentrato (perché le particelle sono disperse nel fluido), anche se molto più abbondante di quello di fondo (mediamente da 10 a 20 volte) e di granulometria fine (limo e argilla).

Il carico di fondo si muove a velocità molto minore (da pochi decimetri a poche decine di metri al giorno) rispetto al carico sospeso che viaggia alla stessa velocità della corrente (quindi la sabbia che arriva al mare è stata erosa molto prima del fango che l'accompagna in sospensione).

Quando la corrente fiume perde velocità, ad esempio quando cambia la sua pendenza (ad esempio quando il fiume sbocca da una valle in una pianura) o quando arriva al mare, il fiume deposita la parte più grossolana (quindi più pesante) dei sedimenti che sta trasportando, generando le cosiddette forme di deposito (es. conoidi, barre fluviali, argini naturali, delta).

Schema di un bacino idrografico, formato dall' asta fluviale principale con tutti i suoi affluenti. Il bacino è definito (linea rossa tratteggiata) dalla linea di displuvio (o spartiacque). All'interno di questa linea, tutte le acque meteoriche che cadono scorrono all'interno del bacino e finiscono nei suoi corsi d'acqua; quelle che cadono oltre la linea di displuvio finiscono altrove (in altri bacini). La linea di displuvio, in concreto, è la linea che unisce tutti i punti con massima altitudine del bacino (quindi le "creste" più elevate delle colline o montagne che lo circondano).

La corrente fluviale varia anche a seconda dell'entità delle piogge (ovvero delle precipitazioni atmosferiche). Quando piove, le acque meteoriche che cadono entro il bacino idrografico del fiume, scorrono in superficie o nel sottosuolo (nella falda acquifera) e vengono convogliate entro i corsi d'acqua. Si ha quindi un aumento della velocità e della portata della corrente (di conseguenza anche il livello dell'acqua nell'alveo aumenta): siamo quindi in regime di piena. Viceversa, se si ha un periodo prolungato con assenza di pioggia, la portata e la velocità della corrente, così come il livello dell'acqua nell'alveo, tendono a diminuire: siamo quindi in regime di magra. Piene e magre dipendono dalle precipitazioni, che variano generalmente con le stagioni. In Italia, ad esempio, le piogge sono concentrate soprattutto nelle stagioni autunnale e primaverile, quando perciò gli eventi di piena sono più frequenti. Nella stagione primaverile, in particolare, i fiumi oltre al contributo d'acqua delle piogge avranno anche quello che deriva dallo scioglimento della neve in alta quota. In condizioni "normali" (cioè in assenza di alti e bassi pluviometrici e di apporti di altro tipo), il corso d'acqua avrà un livello intermedio tra quello di piena e di magra che si dice di morbida. Gli episodi di piena e di magra, se sono estremi (fuori dall'ordinario, ovvero molto al di sopra o al di sotto della media), possono avere ripercussioni importanti sul territorio e sulla popolazione: le piene possono dare luogo ad esondazioni (quando la portata d'acqua diviene eccessiva per le dimensioni dell'alveo) e quindi causare alluvioni. D'altro canto, eventi di magra molto pronunciati in periodi di siccità possono influire negativamente sull'approvvigionamento d'acqua per uso agricolo o per il consumo della popolazione. Inoltre, ovviamente, l'energia, la turbolenza e quindi la capacità erosiva della corrente sarà massima durante la piena e minima durante la magra.

I sedimenti sabbiosi fluviali sono generalmente "sporchi", cioè con selezione piuttosto scarsa, sovente con la presenza di diverse mode granulometriche. Questo è causato dalle "pulsazioni" delle correnti fluviali, con alternanza nel tempo di condizioni di velocità di corrente più o meno elevata (piena, morbida e magra). Ad esempio, in letti di sabbie più grossolane o ciottoletti deposti in condizioni di piena (con alta velocità di corrente) si vanno a inserire entro gli interstizi granuli via via più fini trasportati in condizioni di piena calante. Un altro fattore può essere la presenza di apporti locali con condizioni di energia maggiore (affluenti, corpi di frana...) che causano variazioni locali. I granuli si presentano in generale con arrotondamento piuttosto scarso e frequenti spigoli vivi, con tacche e impronte prodotte dagli urti con altri granuli. Comunque, sia la selezione che l'arrotondamento tendono ad aumentare lungo il profilo del corso d'acqua, dalla sorgente alla foce (per l'aumentare del grado di rielaborazione dei sedimenti da parte della corrente), e la granulometria a diminuire (per l'aumento dell'usura dei granuli).

Le attività dell'uomo, con modifiche alle caratteristiche del tracciato, della pendenza e della portata degli alvei dei fiumi, hanno spesso incrementato artificialmente le portate degli episodi di piena, rendendo più frequenti le alluvioni e amplificandone le conseguenze. Inoltre, con il trascorrere del tempo, hanno causato una massiccia erosione del suolo o una deposizione di sedimenti dove prima non c'era, causando modificazioni del territorio spesso dannose per costruzioni, impianti e per la stessa sicurezza della popolazione. Queste problematiche rientrano nel concetto di dissesto idrogeologico.

Schema ideale del concetto di livello di base. Il livello di base finale è il livello medio del mare. Lungo il profilo di un fiume si avranno in generale livelli di base locali costituiti da soglie, bacini lacustri e altri elementi che inducono un rallentamento locale della corrente fluviale e un aumento della sedimentazione. Il fiume tenderà ad erodere più o meno rapidamente e ad eliminare questi fattori locali per raggiungere un profilo di equilibrio.

I processi di erosione e sedimentazione sono determinati dalla posizione del livello di base dell'erosione: la superficie ideale al di sopra della quale prevalgono i fenomeni erosivi, mentre al di sotto prevalgono i fenomeni di sedimentazione. Ogni corso d'acqua tende a creare un profilo di equilibrio, concavo verso l'alto e tendente asintoticamente al livello di base, nel quale da monte a valle aumenta la portata e diminuisce la granulometria del sedimento, in cui in ogni punto c’è equilibrio tra erosione e sedimentazione. Il livello di base di un fiume o torrente è il punto più basso al quale esso può scorrere. Per i grandi fiumi, il livello di base è di solito il livello del mare, ma un grande fiume o lago è parimenti il livello di base per i corsi d'acqua tributari. Un'eccezione piuttosto rara si può vedere nel Giordano, per il quale il livello di base è rappresentato dal Mar Morto, 417 m sotto l'odierno livello del mare, punto più basso di una area endoreica, cioè un bacino idrografico privo di emissari. Il livello di base finale è quindi il livello medio del mare, ma i fenomeni di erosione e sedimentazione a piccola e media scala sono determinati dal livello di base locale, che generalmente è un bacino riempito di una massa d'acqua maggiore rispetto alla portata del corso d'acqua (un lago, uno specchio d'acqua formato da una soglia, un fiume più grande etc.). Il livello di base non è mai fisso e soprattutto è relativo, si può alzare a causa di un abbassamento di origine tettonica del territorio o dell’innalzamento dei mari e si può abbassare a causa dell’orogenesi (quindi per un innalzamento tettonico del territorio) o in seguito a glaciazioni (che innescano un abbassamento generalizzato del livello del mare).

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Per approfondire questa parte potresti consultare i seguenti testi alle pagine indicate:

• Capacità erosiva dei fluidi
• Erosione e trasporto da correnti fluviali
• Regimi di corrente e stagionalità

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  Rappresentazione del regime di moto laminare (a) e turbolento (b) all'interno di un condotto cilindrico.
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  Bacino idrografico del Po
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  Quando il fiume ha poca acqua (cioè una portata bassa), ed è quindi in regime di magra, scorre secondo un moto poco turbolento (cioè laminare), e l'erosione fluviale è minima.
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  Qui si vede un meandro fluviale: a sinistra (parte interna del meandro) la corrente è meno veloce e ha depositato sedimenti ghiaiosi (una barra di meandro); invece a destra (parte esterna del meandro) la corrente è più veloce per la forza centrifuga dovuta al tracciato curvo dell'alveo e ha quindi eroso la sponda, con una scarpata verticale.
• 
  Fiume in piena: in questo momento prevale l'erosione fluviale
• 
  Un fiume in piena, in cui la corrente è particolarmente turbolenta, quindi ha una forte capacità erosiva.
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  Quando il fiume ha una elevata pendenza ed ha caratteristiche torrentizie: l'erosione fluviale è elevata
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  Sabbia fluviale, caratterizzata da scarsa selezione
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  Sezione topografica attraverso il nord-Mozambico, dal Lago Malawi all'Oceano Indiano. Le valli dei fiumi attuali tendono complessivamente ad un profilo di equilibrio che tende al livello di base determinato dal livello dell'oceano. Restano rilievi residuali (inselberg) "aggirati" dalle correnti fluviali o frutto di sollevamenti recenti e non ancora erosi.

Forme di erosione

L'attività erosiva di un fiume dipende dalle caratteristiche delle rocce e dei terreni su cui scorre, dalla pendenza dell'alveo e dalla portata del fiume, inoltre, l'erosione delle rocce da parte di un fiume è aumentata dalla presenza nelle acque dei materiali trasportati, soprattutto al fondo. nel caso in cui il fiume scorra su rocce di composizione calcarea, dolomitica o gessosa (solubili in acqua), all'erosione di tipo meccanico se ne aggiunge una anche di tipo chimico; si ha quindi un'azione di corrosione più o meno veloce delle rocce su cui l'acqua scorre. Da quanto sopra, è chiaro che i fenomeni erosivi sono più frequenti nella fascia montana e pedemontana di un corso d'acqua.

Le valli fluviali montane presentano un profilo a forma di "V", perché l'erosione fluviale è attiva principalmente lungo il fondovalle, dove si trova l'alveo del fiume, mentre sui fianchi della valle sono attivi fenomeni di degradazione meteorica (ruscellamento, azione del gelo/disgelo) e gravitativa (soliflussione, smottamenti), più diffusi che concentrati, che normalmente agiscono più lentamente. Se l'erosione del fondovalle procede molto più velocemente di quella dei fianchi, si origina una valle molto stretta, dai fianchi quasi verticali, che prende il nome di gola. Questo ha una conseguenza importante: i corsi d'acqua vallivi sono sempre prevalentemente alvei confinati o al massimo semiconfinati, con caratteristiche peculiari che li differenziano nettamente dai corsi d'acqua di pianura:

• pendenze relativamente elevate ed elevata velocità di corrente, con elevata turbolenza.
• alveo spesso in roccia, con copertura di sedimenti assente o molto discontinua e prevalentemente sul fondo più che sulle sponde.
• sedimenti grossolani, quando presenti.
• prevalenza di fenomeni di erosione su quelli di sedimentazione.
• regime di corrente molto influenzato dalla stagionalità.

I corsi d'acqua con queste caratteristiche tendono ad erodere secondo un andamento lineare, poiché hanno scarsa o nulla possibilità di divagazione. Infatti spesso gli alvei sono rettilinei, oppure il loro decorso è influenzato dalle caratteristiche dei terreni e delle rocce su cui scorrono.

Il canyon di Gorropu, nei pressi di Urzulei (OG), Italia

Quando un corso d'acqua incontra un forte e improvviso dislivello morfologico (una soglia), lo supera formando una cascata. Le cascate sono forme effimere, destinate ad attenuarsi per l'erosione della corrente del fiume, che tende a far assumere all'alveo un profilo di equilibrio in cui i salti di pendenza sono ridotti al minimo. La corrente, con energia particolarmente elevata data la velocità assunta nella caduta, nell'impatto alla base del gradino acquista una notevole capacità erosiva (soprattutto nelle fasi di piena, quando trasporta molto sedimento), asportando materiale roccioso, cosa che gradualmente provoca nuovi crolli nella parete rocciosa, portando il margine della cascata sempre più a monte e causando l'attenuazione della pendenza della parete stessa. Nella stagione invernale, i cicli ripetuti di gelo e disgelo favoriscono ulteriormente il processo di erosione staccando schegge di roccia. Inoltre, il moto vorticoso dell'acqua alla base della cascata e la presenza di materiali grossolani trasportati, intaglia nella roccia delle cavità subsferiche chiamate marmitte dei giganti, che favoriscono vieppiù il crollo della scarpata. Col tempo la cascata si trasforma in una rapida, vale a dire un tratto di fiume a forte pendenza.

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Per approfondire questa parte potresti consultare i seguenti testi alle pagine indicate:

• Caratteristiche dei corsi d'acqua montani

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  Il Salto Angel, la cascata più alta del mondo
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  L'azione erosiva del Colorado ha formato il Gran Canyon
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  Valle a V del fiume Indo (Pakistan)
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  Valle a V
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  Che tipo di valle è?
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  Le cascate di Iguazù (Argentina)
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  Cascate del Niagara
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  La Val Falcina (Belluno)
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  Marmitta dei giganti (Valle del Mis)
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  Rapide
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  Gola o forra
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  Le cascate di Sciaffusa (Reno) sono in realtà delle rapide
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  Gole di S.Venanzio (Aq)
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Forme di deposito

Le forme di deposito fluviale più tipiche sono i conoidi di deiezione e le pianure alluvionali.

Schema ideale di una conoide alluvionale, che mostra in pianta i principali elementi morfologici di questo tipo di deposito. La sezione longitudinale (A-A') mostra l'evoluzione nel tempo della conoide, caratterizzata dalla tendenza del corso d'acqua ad erodere a monte della fascia intermedia dell'edificio e a depositare sedimento a valle, in modo da raggiungere un profilo di equilibrio; la sezione trasversale (B-B') mostra la zona dei canali attivi (con profilo a V) e le aree di intercanale.

conoidi di deiezione

Sono depositi a forma semiconica o a ventaglio, con apice rivolto a monte e con profilo trasversale convesso. Questi depositi sono generalmente formati da un corso d'acqua a regime torrentizio allo sbocco di una valle montana in una pianura o in una valle più grande, e sono prodotti dalla sedimentazione del materiale in carico al corso d'acqua quando la corrente fluviale rallenta e si espande improvvisamente per una brusca diminuzione della pendenza topografica e per il venir meno del confinamento laterale. Una conoide alluvionale isolata assume in pianta una configurazione semicircolare determinata dall'espansione libera dei detriti che la compongono a partire da un singolo punto di entrata della corrente, con il vertice (apice) all'uscita della valle. Una conoide parzialmente confinata dalla valle che la origina avrà un aspetto più triangolare. È però più frequente che le conoidi si uniscano e si giustappongano lateralmente (conoidi coalescenti), a formare una fascia più o meno continua di detrito in cui sono riconoscibili talora solamente gli apici superiori (triangolari) dei singoli corpi. Il raggio delle conoidi è molto variabile: da qualche centinaio di metri a diverse decine di chilometri, in funzione principalmente della portata del corso d'acqua che origina la conoide, della superficie del bacino idrografico alle sue spalle, dei gradienti topografici in gioco e delle caratteristiche climatiche (aride o umide) del territorio.

Questo tipo di accumulo costituisce un ambiente sedimentario in cui la sedimentazione è controllata da correnti fluviali ad elevata velocità a causa degli alti gradienti topografici in gioco, ed è caratterizzato da un reticolo idrografico di tipo intrecciato (tipico dei corsi d'acqua a regime torrentizio), in cui il letto del corso d'acqua è suddiviso in diversi canali secondari che si separano e si ricongiungono a più riprese formando isole fluviali.

Le conoidi sono caratterizzate dalla diminuzione da monte a valle della granulometria dei sedimenti, determinata dalla perdita graduale di energia (e quindi capacità di carico) della corrente per il diminuire della velocità: i sedimenti più grossolani (massi, ghiaie e sabbie grossolane) tendono a deporsi nella zona apicale dell'edificio della conoide, mentre sedimenti via via più fini (sabbie medie, fini, silt e argilla) si depongono verso il piede (o unghia) della conoide. Ne risulta un profilo complessivamente concavo verso l'alto del corpo di conoide. Si possono avere però anche depositi fangosi, derivati da colate di fango che possono contenere anche blocchi di roccia e materiale organico (ad esempio tronchi di alberi abbattuti). La caratteristica più evidente dei depositi di conoide è la loro estrema variabilità in senso verticale e orizzontale. L'inclinazione del profilo della conoide è quindi molto variabile, in funzione della granulometria dei sedimenti, anche se raramente la pendenza massima supera i 10°. La superficie di una conoide è caratterizzata da un reticolo idrografico a configurazione radiale e centrifuga, che si espande a partire dall'apice e, come già detto, è di tipo intrecciato. I sedimenti di conoide si raccordano gradualmente nella parte distale con sedimenti di pianura alluvionale.

Di norma, solo una parte del reticolo idrografico (una fascia longitudinale a "spicchio") è attiva in un determinato momento. I canali distributori tendono però a migrare lateralmente nel tempo, ed è proprio questo processo a "costruire" gradualmente l'edificio semicircolare della conoide. Questo fenomeno di diversione (cambiamento di direzione) avviene generalmente in fase di piena per la presenza di un qualunque ostacolo (ad esempio accumuli di detriti vegetali, massi etc.), e può essere agevolato dalla presenza nella parte distale della conoide di opere di origine antropica (argini, restringimenti dell'alveo del corso d'acqua principale, presenza di abitati) che ostacolano il deflusso delle acque, causando inondazioni.

Una conoide alluvionale può terminare, nella sua parte distale, in un bacino lacustre o marino: in questo caso l'interazione delle correnti fluviali con una massa d'acqua stazionaria dà origine ad un vero e proprio edificio deltizio, che si definisce delta-conoide.

pianure alluvionali

Schema generale di una pianura alluvionale, con le principali forme di erosione e di deposito in funzione della portata della corrente e della pendenza (gradiente topografico) dell'alveo.

Si formano per deposito dei detriti trasportati da un fiume, che progressivamente riempiono zone depresse della superficie terrestre (che possono essere anche, ma non necessariamente, bacini lacustri o bracci di mare). La Pianura Padana è un esempio di pianura alluvionale, formatasi per riempimento di un braccio di mare a opera del Po e dei suoi affluenti.

Una pianura alluvionale è l'espressione geomorfologica di un "sistema alluvionale", composto da due tipi di elementi:

• canali: elementi attivi di origine erosiva, riempiti di sedimenti prevalentemente sabbiosi deposti da correnti fluviali;
• piane di inondazione (o piane inondabili): elementi passivi, formati da depositi prevalentemente fini (argilloso-siltosi) di riempimento derivati dalla tracimazione delle acque dai canali.

I canali fluviali nella pianura sono ormai nella maggior parte dei casi alvei non confinati, perché non vi sono più versanti collinari o montani a contenerli. Il materiale fine portato in sospensione dalla corrente durante le piene, quando le acque tendono a tracimare dall'alveo, tende a depositarsi ai lati dell'alveo stesso e a formare depositi a forma di cuneo, gli "argini naturali", composti da alternanze di sottili strati sabbiosi e siltoso-argillosi, che si assottigliano gradualmente verso l'esterno fino a confondersi con la piana d'inondazione. La sedimentazione fluviale tende ad innalzare progressivamente l'alveo e col tempo gli argini naturali del fiume non sono più in grado di contenere le acque che a loro volta esondano provocando alluvioni e depositando sedimenti sulla pianura circostante. Durante il colmo di piena, con la tracimazione, il fiume tende a deporre i materiali più grossolani (sabbia) nell'alveo e nelle sue immediate vicinanze, mentre i materiali più fini (silt e argilla) si depongono nelle parti più distanti della piana d'inondazione. In questo modo cresce il dislivello tra l'"edificio" dell'alveo e la piana, fino a formare un alveo pensile. E' la situazione ad esempio del Po e dell'Adige nel tratto terminale del loro corso. Continuando ad aumentare il dislivello, prima o poi il fiume romperà l'argine naturale e darà origine ad un nuovo alveo. L'alveo abbandonato (paleoalveo) resta come un dosso rilevato nastriforme, che viene gradualmente sepolto da nuovi sedimenti. Con il succedersi degli episodi di piena, i continui fenomeni di diversione portano gli alvei dei corsi d'acqua a migrare lateralmente, incidendo i depositi preesistenti e deponendo nuovi sedimenti, costruendo quindi gradualmente la pianura.

L'esondazione dagli argini naturali in conseguenza delle piene, la diversione e la migrazione dei canali fluviali sono fenomeni del tutto naturali e connaturati al sistema alluvionale, che però hanno come risultato episodi di inondazione, anche catastrofici, con ovvie ripercussioni sulle strutture di origine antropica (abitati, impianti, viabilità) e sulla stessa sicurezza della popolazione. Per questo l'uomo ha cercato (fin dai tempi più antichi della civilizzazione) di contenere questi fenomeni con interventi sull'idrografia come dighe e argini artificiali. Inoltre, le pianure alluvionali sono le aree della superficie terrestre che maggiormente si prestano all'agricoltura, che l'uomo ha cercato di agevolare con opere di irrigazione, scavando canali artificiali e modificando così l'idrografia superficiale e le stesse portate dei corsi d'acqua naturali (cui l'acqua viene sottratta per irrigare i campi). In particolare, l'opera di costruzione e continuo innalzamento e consolidamento degli argini artificiali contribuisce ad accentuare la tendenza dei fiumi a costruire alvei pensili rispetto a pianure fortemente antropizzate, accentuando il rischio idrogeologico.

Dal punto di vista geomorfologico si possono distinguere in una piana alluvionale due zone, con diverse dinamiche tra corrente e sedimenti e diversi tipi di deposito:

Alta pianura. La parte più elevata della pianura, con pendenza maggiore e corrente più veloce; qui i fiumi hanno quindi la tendenza ad assumere un tracciato rettilineo o comunque poco sinuoso e i fenomeni di erosione prevalgono. I sedimenti fluviali sono più grossolani (sabbia grossolana e ghiaia). Gli alvei fluviali sono comunemente a canali intrecciati, separati da depositi di sedimento sabbioso-ghiaioso chiamati barre fluviali, generalmente a forma di losanga o di ellisse. Il sedimento si depone nella parte a valle della barra, mentre la corrente tende ad erodere la barra a monte, quindi le barre tendono a migrare nella direzione della corrente.

Bassa pianura. E' La parte meno elevata della pianura, con pendenze molto basse: la corrente è quindi meno veloce e tende a depositare i sedimenti più che a erodere. Qui i fiumi generalmente non sono più rettilinei ed aumenta la sinuosità del tracciato dell'alveo, che tende a formare meandri. I meandri si formano perché in un alveo con tracciato curvo, la forza centrifuga tende a spostare la linea di massima velocità della corrente verso l'esterno, quindi la velocità e capacità erosiva della corrente sono più elevate verso la parte concava (esterna) della curvatura, mentre la corrente è meno veloce nella parte convessa (interna) della curvatura. Così, la corrente tende ad erodere la sponda nella parte concava e a depositare sedimenti nella parte convessa (dove si forma appunto un deposito chiamato barra di meandro), accentuando sempre di più la curvatura del meandro stesso. Il meandro assume gradualmente una configurazione a laccio fino a che, oltre un certo limite, il collo del meandro viene tagliato e l'alveo attivo del fiume si sposta. Il meandro morto diviene quindi una lanca in cui l'acqua non scorre più, si trasforma gradualmente in un'area paludosa e infine si prosciuga. Le barre di meandro per il loro processo di formazione (accumulandosi nella parte interna del meandro stesso) tendono a migrare trasversalmente alla direzione della corrente del fiume. Nella bassa pianura si formano spesso acquitrini nelle aree tra i canali fluviali per il ristagno delle acque fuoriuscite nelle fasi di piena. In queste aree, con notevole sviluppo della vegetazione palustre, si possono formare torbiere e in generale il materiale vegetale può accumularsi nel tempo fino a formare dopo il seppellimento depositi di lignite e carbone.

Tutte queste forme di erosione e di deposito si rinvengono comunemente sulla Terra, sulla cui superficie vi è acqua allo stato liquido per la presenza di una pressione atmosferica e di un clima che lo consente. Tuttavia, soprattutto nell'ultimo ventennio, le missioni spaziali hanno permesso di riconoscere forme simili (derivate probabilmente da processi simili) anche su alcuni corpi celesti extraterrestri, segnatamente sul pianeta Marte. Si tratta però in questo caso di forme e depositi fossili (non più attivi) da alcuni miliardi di anni perché attualmente l'atmosfera di Marte è troppo rarefatta per poter ospitare acqua allo stato liquido sulla superficie del pianeta.

L'unico altro corpo celeste conosciuto (oltre alla Terra) in cui si ha attualmente presenza stabile di liquidi sulla superficie è Titano, il satellite maggiore del pianeta Saturno, che possiede un'atmosfera più densa del 50% rispetto a quella della Terra (1.5 bar di pressione al suolo). Le condizioni della superficie di Titano sono conosciute da alcuni anni grazie alla missione spaziale Cassini-Huygens (2004-2017). Il satellite è ricoperto in gran parte da mari e laghi di idrocarburi allo stato liquido (metano ed etano soprattutto). Questi idrocarburi, che alle condizioni della superficie terrestre sono gassosi, su Titano sono liquidi a causa della bassissima temperatura superficiale (- 179 °C); è stato anche rilevato un vero e proprio reticolo idrografico, sia di tipo ramificato che meandriforme, con morfologia del tutto analoga a quella degli equivalenti terrestri. Sul satellite, secondo tutte le evidenze raccolte dalla missione Cassini, è presente un ciclo idrologico impostato non sull'acqua ma sugli idrocarburi, con evaporazione, precipitazioni atmosferiche, una rete di drenaggio e bacini di raccolta dei fluidi.

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Per approfondire questa parte potresti consultare i seguenti testi alle pagine indicate:

• Conoidi di deiezione
• Pianure alluvionali
• Morfologia e classificazione dei corsi d'acqua e zonazione delle piane alluvionali
• Depositi e morfologie alluvionali nel Sistema Solare (Esogeologia)

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  Conoide di deiezione isolata in ambiente arido (Death Valley, California). Alla fotografia aerea sono sovrapposte le curve altimetriche. È ben visibile la pianta semicircolare del deposito.
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  Schema di un allineamento di conoidi (2) al piede di un versante solcato da corsi d'acqua (1) paralleli.
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  Conoide di deiezione in ambiente di alta montagna, nei Pirenei francesi. La scarsa vegetazione d'alta quota permette di distinguere la tipica morfologia del corpo sedimentario, con la parte prossimale (o apicale) verso monte, caratterizzata da inclinazione elevata e depositi grossolani, e la parte distale verso valle, con sedimenti più fini. È visibile anche il reticolo idrografico di tipo intrecciato, attivo solamente nel settore sinistro dell'immagine e per il resto colonizzato dalla vegetazione erbacea. Infine, è apprezzabile il profilo complessivamente concavo verso l'alto del deposito e il graduale raccordo con i depositi di fondovalle. Il piede della conoide è inciso dal letto del corso d'acqua di fondovalle.
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  Conoide di deiezione in Cina (Deserto Taklimaklan).
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  Conoide di deiezione in Iran.
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  Fiume con alveo a canali intrecciati. I canali sono separati da depositi di barra fluviale.
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  Piana alluvionale in Alaska. L'assenza di vegetazione per il clima rigido rende visibili tutte le forme di erosione e di deposito fluviali
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  Sezione schematica di un alveo fluviale asimmetrico in un corso d'acqua a meandri. Il flusso di corrente tende ad erodere la sponda corrispondente al lato concavo dell'alveo e a depositare sedimento sul lato convesso. Il succedersi degli eventi di piena provoca il giustapporsi di corpi convessi verso l'alto sul lato interno del meandro, inclinati verso il canale.
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  Formazione di un meandro.
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  Lanche originate da eventi successivi di taglio di meandri (Scandinavia). Quanti meandri abbandonati si possono riconoscere? Quale è la sequenza temporale (dal più recente al più vecchio)? vai alla risposta
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  Il meandro Horseshoe Bend del fiume Colorado, Stati Uniti. Si tratta di un meandro incassato impostatosi su roccia. Questo avviene quando il fiume, a causa di un rapido abbassamento del livello di base dell'erosione, erode rapidamente i sedimenti di piana alluvionale e arriva a incidere il substrato roccioso. Si tratta quindi di una morfologia "ereditata", che nella nuova situazione si evolve molto lentamente.
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  Alveo fluviale a meandri in un contesto di pianura intensamente antropizzata e coltivata.
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  Meandri del Rio Negro (Argentina). E' visibile l'alveo attuale e le generazioni precedenti di meandri, progressivamente tagliati e inattivati. L'alveo del fiume migra velocemente nel tempo formando sempre nuovi meandri. Nella parte interna dei meandri sono visibili le barre di meandro, con decorso concentrico al meandro stesso.
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  Piana alluvionale a meandri. Qui è visibile lo spostamento dell'alveo fluviale attuale verso il basso, mentre verso l'alto abbiamo solo meandri fossili (ormai inattivi).
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  Diagramma generale che illustra la presenza e la posizione di livelli di carbone (o lignite, o torba a seconda dell'età del deposito) in un ambiente fluviale a meandri.
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  La pianura padana è una pianura alluvionale formata dal Po e dai suoi affluenti.
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  Tavoletta d'argilla in scrittura cuneiforme babilonese (periodo cassita) da Nippur, che rappresenta una mappa con indicazione dei campi e dei canali di irrigazione (1550-1450 A.C.).
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  Marte. Esempio di accumuli di sedimento aventi caratteri morfologici compatibili con conoidi di deiezione. Le conoidi si sviluppano al termine di profondi solchi (impluvi) incisi verosimilmente da acque correnti (sulla destra della fotografia) e sono caratterizzate da un pattern di drenaggio di tipo intrecciato, analogamente alle conoidi terrestri. La direzione generale delle paleo-correnti è da destra a sinistra nella fotografia. Le conoidi in questo caso si sviluppano su diversi ordini di terrazzi morfologici, da destra a sinistra. Fonte: High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) - NASA. Posizione: 40.7 S; 310.3 E
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  Canali sul pianeta Marte. Queste forme sono state scavate molto probabilmente da acque correnti, presenti sulla superficie del pianeta alcuni miliardi di anni fa quando Marte era caratterizzato da un'atmosfera più spessa e un clima più caldo e umido dell'attuale.
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  Immagine radar (ripresa dalla sonda Cassini, della NASA) di una parte della superficie di Titano, il satellite maggiore di Saturno. E' chiaramente visibile un tracciato fluviale della lunghezza di circa 400 Km. Questi "fiumi" non drenano acqua liquida (incompatibile con le condizioni di temperatura della superficie di Titano), ma miscele di idrocarburi (metano ed etano soprattutto) allo stato liquido.

Quando i fiumi incontrano i mari

Per approfondire questo argomento, consulta la pagina Il modellamento marino (superiori).

Tipologie di foce in funzione dell'importanza dei processi marini (onde, correnti costiere e maree) e dei processi fluviali (correnti fluviali).

Alla foce dei fiumi, la corrente fluviale si getta in una massa d'acqua relativamente stazionaria (che può essere un mare o un lago), convogliandovi dei sedimenti. Questo, a seconda del tipo di dinamica tra le acque del fiume e quelle del bacino ricevente, può dare origine a vari tipi di depositi di delta. Nel caso di un mare, inoltre, l'acqua dolce continentale si mescola con quella marina più salata, con importanti cambiamenti nelle comunità biologiche. I sedimenti portati dai corsi d'acqua si depositano costruendo una pianura costiera interrotta da aree paludose.

Foce a delta: deposizione del materiale trasportato dal fiume intensa. Ha la forma a ventaglio, si può formare sia sulle coste marine sia su quelle lacustri. Se la velocità di deposizione da parte del fiume è superiore a quella di rimozione dei sedimenti da parte del mare, si accumuleranno sempre più sedimenti fino a formare nuove lingue di terra emersa. Questo avviene quando le acque del fiume si gettano nel mare in zone dove non vi sono forti correnti marine costiere e il moto ondoso non è molto forte. In questo modo, i sedimenti portati dal fiume si accumulano verso mare formando un delta digitato, che può essere costituito da uno o più canali distributori (come ad esempio il delta attuale del Mississippi).

Se invece la zona del delta è interessata da un moto ondoso energico e forti correnti costiere, i sedimenti vengono ridistribuiti lateralmente ai canali principale e il delta tende ad avere una forma a ventaglio (come ad esempio i delta del Po e del Nilo). Anche in questo caso possono aversi più canali distributori. In questo ambito si distinguono vari tipi di delta: lobato, cuspidato e arcuato, con efficienza progressivamente minore dei processi fluviali e maggiore dei processi marini.

I delta che si formano dove ci sono forti escursioni di marea (ad esempio i delta dell'Indo e del Gange) hanno generalmente pochi canali distributori, profondi e aperti a imbuto verso mare, con poche isole di sabbia e accumuli di sedimenti (barre), in quanto le correnti di marea tendono a portare via i sedimenti portati dal fiume e ridistribuirli lungo costa.

Mappa idealizzata di un delta con i principali ambienti sedimentari. Spiegazione nel testo. Ovviamente si tratta di un esempio generale: non è detto che tutti gli elementi rappresentati siano sempre presenti.

La geomorfologia distingue tre parti principali in un apparato deltizio:

La piana deltizia è la parte emersa del delta (quindi, anche quella abitata da fauna e flora continentale ed eventualmente dalla popolazione umana). E' generalmente in continuità con una pianura alluvionale. Ne fanno parte i canali distributori del delta (con tutte le forme di deposito già viste per i canali alluvionali). Qui abbiamo i sedimenti più grossolani (sabbia e ghiaia), ma anche sedimenti fini nelle aree tra i canali (aree di intercanale o interdistributarie) che si depongono in acquitrini, paludi e baie in comunicazione col mare.

La fronte deltizia è caratterizzata da una pendenza più o meno accentuata verso il mare (o il lago), ed è per la maggior parte sommersa. Qui la corrente fluviale entra nel bacino e perde improvvisamente velocità, quindi si ha deposizione di sedimento (prevalentemente sabbioso) in forma di barre di foce.

il prodelta è sommerso e costituisce il raccordo tra la fronte deltizia e il fondale del bacino. Qui si depositano prevalentemente sedimenti a granulometria fine (sabbie molto fini, silt e argille).

Foce ad estuario: si trova in fiumi che trasportano un carico di sedimenti ridotto rispetto alla portata, su coste con elevata escursione di marea (oceaniche). Ha un solo canale aperto e profondo con forma a imbuto e depositi da parte del fiume praticamente assenti . Durante l'alta marea gli estuari vengono invasi dalle acque del mare, mentre durante la bassa marea da quella dolce. La fauna presente è in grado di adattarsi sia all'acqua salata che a quella dolce.

Regimi di flusso nel delta. Nel periodo di magra il carico in sospensione della corrente fluviale entrante dà origine a flussi ipopicnali (con densità minore rispetto alle acque del bacino), che depongono sedimento per decantazione. In regime di piena, il carico di fondo della corrente fluviale dà origine a flussi iperpicnali (più densi rispetto alle acque del bacino), con deposizione di sedimenti grossolani di tipo torbiditico.

Generalmente, l'entità della portata d'acqua e il tipo di carico di sedimento del corso d'acqua entrante risentono della stagionalità (cioè dipendono dalle stagioni), con l'alternarsi di regimi di magra (nella stagione meno piovosa) e di piena (nella stagione piovosa). Questa stagionalità può avere un impatto notevole sulle modalità di sedimentazione.

• In regime di magra, il corso d'acqua è caratterizzato da scarsa portata d'acqua, minore velocità della corrente e scarso carico di sedimento, prevalentemente in sospensione. Come conseguenza, il flusso entrante in bacino tende ad avere minore densità rispetto alla massa d'acqua che lo accoglie, soprattutto se questa è salata (flusso ipopicnale), e a formare uno strato superficiale fino a una certa distanza dalla foce, perdendo gradatamente il carico di sedimenti in sospensione che si depositano per decantazione.
• In regime di piena, aumenta la portata d'acqua e la velocità della corrente e aumentano sia il carico in sospensione sia il carico di fondo (cioè il materiale trasportato a contatto con il fondale e negli strati d'acqua immediatamente sovrastanti il fondo). La parte più densa della corrente fluviale con il carico di fondo dà origine a flussi di tipo iperpicnale (con densità maggiore rispetto alle acque del bacino), che tendono a muoversi a contatto con il fondale. Sovente, la notevole densità delle correnti fluviali in regime di piena, per la presenza del carico di fondo, dà origine nel bacino prospiciente l'apparato deltizio a correnti di tipo torbiditico, che depongono sedimenti grossolani anche a notevole distanza dal delta propriamente detto.

Per approfondire questo argomento, consulta la pagina Il modellamento marino (superiori).

Al di là della dinamica stagionale, vi sono fiumi che danno luogo a flussi prevalentemente ipopicnali, omopicnali o iperpicnali, a seconda dell'estensione del bacino idrografico che hanno alle spalle, della presenza di rilievi più o meno accentuati (cioè della maturità del territorio), dalla tipologia delle rocce e dei terreni attraversati (litologia) e dal clima.

Un territorio "maturo" (cioè molto eroso, con rilievo poco accentuato e basse pendenze) darà luogo a basse velocità di corrente, prevalenza di materiale fine, carico di fondo scarso e carico sospeso prevalente. In questo caso quindi la dinamica fiume-mare nel delta sarà dominata da flussi ipopicnali (a parte episodi di piena eccezionali).

Viceversa un territorio "giovane" (poco eroso e quindi con rilievi accentuati pendenze elevate) darà luogo ad apporti di sedimento cospicui, con elevate velocità di corrente, materiali più grossolani e poco selezionati e carico di fondo abbondante. In queste condizioni avremo nei delta flussi iperpicnali frequenti.

L'estensione del bacino idrografico e la litologia prevalente determinano la quantità di materiale disponibile per l'erosione fluviale e il clima (umido piuttosto che arido o semiarido, freddo piuttosto che temperato o tropico-equatoriale) determina le precipitazioni e quindi la velocità e l'entità effettiva dell'erosione.

Anche queste forme di deposito non sono esclusive della Terra. Forme simili sono state riconosciute dalle missioni spaziali anche su altri corpi celesti del sistema solare e soprattutto sul pianeta Marte (che nelle fasi iniziali della sua storia, alcuni miliardi di anni fa, aveva condizioni climatiche più simili a quelle della Terra). Morfologie riconducibili a sistemi deltizi sono state ipotizzate, sulla base dei dati della missione spaziale Cassini, anche su Titano.

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Per approfondire questa parte potresti consultare i seguenti testi alle pagine indicate:

• Depositi di delta ed estuario
• Regimi di flusso nei delta e depositi da correnti di densità (ipo-iperpicnali):
• Depositi e morfologie deltizie nel Sistema Solare (Esogeologia)

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  Sezione longitudinale idealizzata di delta. Se immaginiamo di sezionare un edificio deltizio in direzione parallela alla corrente, vediamo una serie di strati inclinati verso mare (o comunque verso bacino) deposti in tempi successivi (t₁ → t_n) per opera delle correnti fluviali. In ciascuno strato, deposto in un determinato istante, la granulometria (ovvero la dimensione delle particelle di sedimento) tende a diminuire da terra verso mare: abbiamo sabbie e ghiaie nella piana e nella fronte deltizia e silt e argille passando al prodelta.
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  Schema di distribuzione delle facies sedimentarie in un delta. Le aree ad acquitrino o palude e baia interdistributaria sono colonizzati da vegetazione che dà origine ad accumuli di torba e materiale legnoso. Dopo il seppellimento, col tempo, questi accumuli possono trasformarsi in lignite o carbone.
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  Immagine satellitare a larga scala del delta del Mississippi. Il vecchio apparato deltizio inattivo (verso terra) è un tipico esempio di delta lobato.
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  Dettaglio del delta del Mississippi mostrante il ramo attivo più recente, tipico esempio di delta digitato in crescita in ambiente con scarsa energia marina
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  Delta del Po. E' un apparato deltizio di tipo cuspidato. In questo caso le correnti costiere dell'Adriatico (che tendenzialmente trasportano i sedimenti in sospensione verso sud) hanno un ruolo primario nella distribuzione dei sedimenti fluviali, anche se la corrente del fiume è dominante. In questo tipo di delta, le correnti lungo costa, trasportando il sedimento e deponendolo in forma di cordoni litorali, col tempo riescono a "isolare" baie di acqua marina rispetto al mare aperto formando lagune.
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  Il delta del Nilo. Si tratta di un delta di tipo arcuato, in cui le onde e correnti del Mediterraneo ridistribuiscono i sedimenti del fiume lungo la costa, formando lagune costiere.
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  Animazione che descrive le variazioni del delta del w:Fiume Giallo (w:Cina) dal 1989 al 2009. Esempio molto evidente di diversione di un canale distributore in seguito ad una piena eccezionale, con inattivazione del vecchio canale principale, formazione di un nuovo ramo del delta e modificazione della morfologia costiera.
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  Delta dell'Indo (Pakistan). Si tratta di un apparato deltizio di tipo arcuato, ma transizionale a delta-estuario per la forte influenza delle correnti di marea. Abbiamo pochissimi canali distributori in questo caso. Sono osservabili le caratteristiche distintive dei canali di marea: la ramificazione e il rapido assottigliamento verso l'interno del delta, e la mancanza di collegamento con i canali del sistema fluviale. Nei canali di marea la componente di moto prevalente è verso terra..
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  Estuario del Rio de la Plata
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  Deposito di delta sul pianeta Marte, allo sbocco di una valle fluviale in un'area depressa. Il deposito ha caratteri del tutto simili a quelli terrestri ed è caratterizzato da un reticolo ramificato di canali distributori. Ovviamente si tratta di un deposito fossile, formatosi miliardi di anni fa, perché allo stato attuale la pressione atmosferica di marte non permette l'esistenza di acqua allo stato liquido sulla superficie del pianeta.
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  Altro esempio di probabile edificio deltizio su Marte, allo sbocco di un'antica valle fluviale. Si tratta in questo caso di un delta-conoide, con almeno due fasi di costruzione: la più antica a ventaglio, con rilievo minore e la più recente, caratterizzata da un rilievo maggiore con una scarpata verso bacino (fronte deltizia) molto pronunciata. Queste diverse fasi indicherebbero livelli diversi di riempimento dell'antico bacino.
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  Titano, Ontario Lacus. Immagine radar dalla sonda Cassini-Huygens. Il nord è verso l'alto dell'immagine. In corrispondenza della sponda sud-occidentale è visibile un elemento canaliforme a meandri che apparentemente sfocia in corrispondenza di un corpo lobato che si protende entro il lago. Un secondo lobo (abbandonato?) è visibile verso est (sulla destra). Questi elementi sono interpretabili come un apparato deltizio di tipo lobato.

Opere di difesa fluviale

Le aree di ambiente fluviale e deltizio, per la loro intrinseca instabilità sono sottoposte a rischio idrogeologico elevato, anche in considerazione dell'alta concentrazione di popolazione e di attività industriali e agricole. Il rischio di dissesto idrogeologico in questo tipo di ambiente riguarda soprattutto gli eventi di piena, che sono normalmente stagionali (le piene del Nilo sono un esempio tipico di regime stagionale in clima semiarido).

Come già detto, l'uomo ha cercato fin dai primordi della civiltà di prevenire i danni arrecati dagli eventi alluvionali con opere di difesa fluviale: le più importanti sono argini, briglie, pennelli, dighe, opere spondali di sostegno, bacini di espansione.

• Gli argini sono opere di difesa passiva del territorio, longitudinali rispetto al corso d'acqua, atti ad impedirne lo straripamento. Sono generalmente costituiti da un rilevato impermeabile in terra che può raggiungere altezze anche considerevoli (in Italia sia il fiume Po sia il fiume Adige hanno argini che superano i 10 metri di altezza). Normalmente sono separati dalla sponda del corso d'acqua da una fascia di terreno detta golena, che ha lo scopo di permettere l'espansione della piena rallentando la corrente e attenuandone gli effetti. A volte però non è possibile destinare un tratto di terreno ad area golenale, o perché manca lo spazio (ad esempio per i corsi d'acqua che attraversano abitati costruiti a ridosso dell'alveo fluviale), o perché il valore del terreno (ad esempio per la presenza di impianti, o di siti monumentali o artistici) non lo permette. In questo caso gli argini devono essere direttamente a ridosso della corrente fluviale (argini in froldo). Gli argini in froldo sono sottoposti a erosione e sollecitazioni molto superiori ad argini in golena, quindi sono normalmente rinforzati con muri di contenimento in calcestruzzo o cemento armato oppure con gabbioni (contenitori in rete metallica a forma di parallelepipedo riempiti di pietrame di pezzatura opportuna).
• Le briglie sono opere trasversali al corso d'acqua e sono studiate per la sistemazione idraulica dello stesso. Sono più comuni nei corsi d'acqua montani a regime torrentizio. Si tratta normalmente di opere non isolate ma costruite in serie con opportuno distanziamento. Sono costituite da un muro a sezione trapezoidale che sbarra il corso d'acqua, con paramento a monte solitamente verticale e da una fondazione interrata in alveo. Nella parte centrale il muro si abbassa per permettere il deflusso dell'acqua (sezione di deflusso o gaveta). Le parti del muro che dalla gaveta si estendono fino alle sponde sono dette ali ed hanno generalmente un'inclinazione del 10%. Lo scopo della gaveta è mantenere il corso d'acqua nelle normali condizioni di deflusso, in modo che la corrente non eroda le sponde dell'opera o la possa aggirare. la briglia è progettata per evitare l'erosione dell'alveo a monte dell'opera, provocando la deposizione di sedimenti, sia trattenendo direttamente il materiale sia rallentando la corrente e provocandone la deposizione. Quando la briglia è completamente interrata il corso d'acqua raggiunge un profilo di equilibrio a una quota superiore e non erodendo l'alveo. Le briglie vengono realizzate tipicamente per proteggere i versanti posti a monte delle stesse da fenomeni franosi (innescati dallo scalzamento alla base provocato dall'erosione di fondo torrentizia); se i fenomeni franosi si sono già verificati, la realizzazione di briglie (a valle) è utile per "rincalzare" i versanti stessi ed evitare che il torrente eroda il piede della frana, aggravando il fenomeno. Spesso le briglie vengono realizzate per proteggere dall'erosione altre opere poste a monte (es. ponti, muri di sponda, altre briglie, dighe) che rischierebbero di essere scalzate alla base dall'erosione di fondo. Le briglie vanno progettate accuratamente, soprattutto il loro distanziamento. Se infatti si ha deposizione di sedimento a monte, qualora le briglie siano troppo distanziate nel tratto immediatamente a valle dell'opera si ha al contrario erosione (per la velocizzazione della corrente), con rischio di scalzamento della briglia stessa.
• I pennelli sono opere trasversali al corso d'acqua che dalle sponde si protendono verso il centro del corso d'acqua ma non lo attraversano. Hanno lo scopo di mantenere la corrente al centro della sezione del corso d'acqua e favorire la sedimentazione presso le sponde, consolidandole. Possono essere perpendicolari alle sponde oppure oblique, o con l'asse maggiore volto nel verso della corrente o contro corrente. Vanno realizzati su entrambe le sponde, per evitare che lo spostamento della corrente causi danni alla sponda eventualmente non protetta. Sono realizzati in pietrame da scogliera, in gabbioni, in opere miste di sasso e vegetali.
• le dighe (o traverse se sono di dimensioni limitate) sono ancora opere trasversali al corso d'acqua, che hanno lo scopo di regolarne il flusso. Per questo spesso hanno parti mobili, o paratoie (dighe mobili) che permettono di variare la sezione di deflusso. A seconda dei materiali impiegati per la costruzione la diga fissa può essere di calcestruzzo (o muratura), in terra, di pietrame, di materiale misto. Gli sbarramenti in calcestruzzo possono essere del tipo a gravità, ad arco o di tipi misti (arco-gravità, volte multiple, ecc.). Le dighe mobili e le traverse in genere sono realizzate solitamente in carpenteria metallica con movimentazione idraulica ad olio, ma ne esistono anche in legno (porte vinciane), in gomma con movimentazione pneumatica o idraulica ad acqua (rubber dam), ibride in gomma e metallo con lo stesso tipo di movimentazione (hard top rubber dam). Spesso le dighe hanno anche lo scopo di permettere la derivazione di canali artificiali (per irrigazione o navigazione).
• le opere spondali di sostegno sono sostanzialmente muri di sponda: il loro scopo è contrastare l'erosione delle sponde e stabilizzarne la geometria. Sono utilizzate ogni qual volta non è possibile preservare la geometria naturale delle sponde stesse (ad esempio nei tratti di attraversamento di abitati, o in prossimità di infrastrutture come ponti, strade etc.). Possono essere realizzate in vari tipi di materiali (legno, pietrame a secco, mattoni, cemento, calcestruzzo, gabbioni...) ed essere di conseguenza flessibili o rigide, permeabili o impermeabili all'acqua ed alla vegetazione. La stabilità di questo tipo di strutture può essere anche seriamente compromessa a causa dei fenomeni di scalzamento determinati dall'erosione dell'alveo ad opera della corrente, quindi vanno progettate in modo integrato con le altre strutture di sistemazione idraulica, ad esempio in abbinamento con briglie e pennelli.
• Bacini (o casse) di espansione (o ancora: vasche di laminazione). Sono bacini artificiali realizzati per ridurre la portata delle piene tramite lo stoccaggio temporaneo di parte del volume delle acque di piena, in modo che l'onda di piena risulti ridotta in modo da minimizzare il rischio di tracimazione (laminazione delle portate di piena). Possono essere realizzati in linea (cioè in alveo), tra opere trasversali successive (ad esempio tra due o più briglie, traverse o dighe), oppure in derivazione. In quest'ultimo caso si tratta di veri e propri bacini delimitati da argini artificiali collegati ad un' opera di presa (un canale derivatore fornito di paratoie mobili verso fiume), situata a monte dell'area che si vuole salvaguardare (centro abitato, impianto etc.) e a un' opera di scarico (altro canale con paratoie verso bacino) con uscita delle acque a valle dell'area stessa, che consente il deflusso del volume d'acqua quando l'onda di piena si è esaurita. Se non è possibile realizzare un vero e proprio bacino di espansione si utilizzano uno o più canali scolmatori che permettono di bypassare il tratto critico del corso d'acqua naturale. La progettazione di queste opere è complessa e richiede uno studio statistico accurato sull'entità e la periodicità delle precipitazioni nel territorio (ovvero nel bacino idrografico), sui tempi di risposta del sistema fluviale agli apporti meteorici e sulle portate di piena alla sezione del corso d'acqua che si vuole salvaguardare. Casse di espansione sono presenti su tutti i grandi fiumi italiani (ad esempio Po e Tevere) per prevenire eventi alluvionali. Le opere dotate di paratoie mobili richiedono un sistema di sorveglianza che permetta di aprirle a monte quando le acque dei corsi d'acqua superano il livello di guardia.

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Per approfondire questa parte potresti consultare i seguenti testi alle pagine indicate:

• Opere di difesa fluviale
• Difesa dei centri abitati; valutazione delle portate di piena

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Caso di studio

Progetto (in fase attuativa) per la laminazione delle piene del Torrente Seveso (MI). Il corso d'acqua attraversa Milano da nord a sud-est, ed è in alveo interrato (tombinato) per la maggior parte del suo percorso urbano. La copertura dell'alveo è iniziata con l'espansione della città alla fine del XIX Secolo, e attraverso vari interventi è divenuta definitiva nei primi anni '50 del XX Secolo. la scarsità di aree golenali a monte della città, il sottodimensionamento dell'alveo interrato, che non teneva conto delle portate di piena e degli scarsi tempi di preallerta degli episodi di piena rispetto alle precipitazioni, unitamente all'intensa urbanizzazione che portava all'impermeabilizzazione del territorio circostante, portò dagli anni '60 in poi a ricorrenti episodi alluvionali concentrati nella parte nord della città. Il canale scolmatore di Nord Ovest, iniziato nel 1954 e completato, almeno in un primo assetto funzionale, nel 1980, che doveva raccogliere le acque in eccesso del Seveso e sversarle nel Ticino, si è presto rivelato insufficiente. Gli interventi, a partire dall'inizio del XXI Secolo, si sono concentrati sul potenziamento del Canale scolmatore di nord-ovest per ridurre la portata del torrente Seveso in corrispondenza di Milano. Per migliorare la sicurezza idraulica del territorio, è realizzato nel 2004 il raddoppio dello scolmatore nel tratto tra i comuni di Palazzolo e Senago. Nel 2005 l’Autorità di bacino del Fiume Po stabilisce l'impossibilità di raddoppio anche del tratto rimanente verso Ticino; la causa è la diffusa criticità di tutto il sistema idrografico che non consente ad alcun corso d’acqua del territorio di accogliere ulteriori immissioni d’acqua. Divenne quindi necessario evitare il trasferimento del rischio idraulico nei territori a valle della derivazione dello scolmatore. Per fare ciò era necessario realizzare opere di laminazione delle acque di piena: vennero previsti interventi per l'adeguamento del canale scolmatore e per la realizzazione di un'area di laminazione delle piene nel comune di Senago, punto in cui termina il raddoppio dello scolmatore. La città metropolitana di Milano sta eseguendo i lavori di adeguamento parziale del canale scolmatore mentre la Regione e l'Agenzia Interregionale per il fiume Po (autorità idraulica sul reticolo idrografico padano), ha redatto studi preliminari per l'individuazione di cinque aree lungo il Seveso per la laminazione controllata delle piene, passando recentemente alla fase attuativa. Interventi di adeguamento sono stati eseguiti anche nel tratto di alveo interrato.

• Il Torrente Seveso: w:Seveso (fiume)
• Notizia riportata nel sito del Comune di Milano (20/07/2020):
• Descrizione del progetto:

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  Argine (Polonia).
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  Tratto di argine con area golenale ridotta o assente (in froldo) rinforzato in questo caso con massi (New orleans, USA).
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  Costruzione di un argine in terra sul fiume Sacramento. Il terreno di riporto viene bagnato e compattato.
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  Rotta di un argine durante una piena. Louisiana (USA).
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  Briglia. Galles del Sud (Australia).
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  Briglia sul Torrente Nervia (Imperia). In questo caso si tratta di una briglia selettiva, in cui al posto della sezione di deflusso sono praticate aperture le cui dimensioni dipendono da quelle del materiale da trattenere a monte.
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  Briglia su un torrente montano, in ambiente alpino.
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  Serie di briglie in legno.
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  Briglia a protezione dei piloni di un ponte (Corea).
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  Briglie in serie, inframmezzate da bacini di espansione. Turchia (Trebisonda).
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  serie di briglie in muratura a difesa di un ponte
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  opere spondali di sostegno in legno.
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  Opere spondali di sostegno in muratura a secco abbinata a briglie.
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  Scalzamento di un'opera spondale di sostegno.
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  Pennelli in muratura.
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  Pennelli realizzati con allineamenti di massi.
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  Pennelli a difesa della sponda, in abbinamento con argine a massicciata.
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  Diga a gravità.
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  Diga a gravità in terra.
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  Diga ad arco-gravità.
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  Diga ad arco a doppia curvatura o a volta.
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  Traversa in gomma (Rubber dam).
• 
  Traversa in gomma (Rubber dam).
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  Diga con paratoie mobili per la regolazione del deflusso.
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  Bacino di espansione, con le derivazioni di presa e di deflusso.
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  Bacino di espansione.

Rischio idrogeologico e ambientale

• Come già riportato più volte, il rischio idrogeologico nell'ambiente fluviale e deltizio riguarda in primo luogo gli eventi alluvionali. La prevenzione di questo rischio sul territorio richiede un approccio statistico integrato che riguarda gli eventi pluviali (entità e distribuzione spaziale e temporale delle precipitazioni), la geologia e la geomorfologia (distribuzione di rocce e terreni e conformazione) del territorio stesso e la distribuzione della popolazione e delle strutture e infrastrutture relative. L'entità (magnitudine) degli eventi di piena è anche in relazione con i cicli climatici a breve e a lungo termine. La prevedibilità di eventi di piena eccezionali, che possono causare alluvionamenti, è definita come tempo di ritorno (ad esempio 20 anni, 50 anni, 100 anni) di un evento con data magnitudine (espressa come portata).

Esempio generale di idrogramma di piena (da Booth e Bledsoe 2009; Andreotti, Zampetti et al. 2007, modificato).

• L' urbanizzazione, con il ricoprimento di vaste aree con edifici e infrastrutture (strade, aree asfaltate o cementificate) ha come conseguenza l' impermeabilizzazione del territorio, che impedisce l'assorbimento delle precipitazioni da parte del terreno e provoca lo scorrimento della maggior parte delle acque in superficie. A ciò si aggiungono nella maggior parte dei casi interventi di canalizzazione e rettificazione degli alvei fluviali, che portano ad un aumento della velocità della corrente e, se non dimensionati correttamente tenendo conto di quanto riportato sopra, non permettono di contenere entro l'alveo gli eventi di piena fuori dell'ordinario. Questi interventi sull'ambiente possono amplificare le conseguenze degli episodi di piena fino a provocare eventi alluvionali ove non ce ne sarebbero stati in assenza di urbanizzazione. L'esempio proposto è quello (ideale) di un progetto che include la verifica dell'impatto dell'urbanizzazione su un tratto di corso d'acqua. Il grafico è un idrogramma di piena relativo ad una sezione di un corso d'acqua interessato da intensa urbanizzazione. Sono riportate due curve idrografiche: quella "storica" (prima dell'intervento di urbanizzazione) e quella "attuale" (dopo l'intervento di urbanizzazione). Vi è anche un pluviogramma (o ietogramma) di progetto (cioè statisticamente rappresentativo di un evento di pioggia per quella sezione, stabilito in base alle misure pluviometriche storiche). E' importante sottolineare che tutte le distribuzioni rappresentate (anche in un caso reale) non sono relative ad eventi specifici, ma ricostruite in base a misure storiche (e quindi richiedono un attento studio statistico). Si vede che l'intervento di urbanizzazione ha portato ad un aumento del picco di portata e ad una maggiore concentrazione nel tempo dell'evento di piena, oltre che ad una drastica diminuzione del tempo di ritardo rispetto al massimo pluviometrico, con riduzione quindi del tempo di preavviso di un possibile evento catastrofico. Gli interventi a contrasto per questa problematica prevedono la laminazione delle portate di piena attraverso la creazione di aree golenali, con allargamento dell'alveo ove possibile, bacini di espansione, canali scolmatori che consentano la ritenzione in bacini appositi del volume di acqua in eccesso rispetto alla portata massima accettabile per il tratto di alveo di interesse, fino all'esaurimento dell'evento di piena.

  

  Un qualunque oggetto immerso in una corrente fluviale con un significativo battente d'acqua, dà origine dal punto di vista idrodinamico ad un vortice di ritorno sul lato sottocorrente dell'oggetto, che scava nel sedimento di fondo una nicchia a ridosso dell'ostacolo provocandone prima o poi lo scalzamento. Questo fenomeno avviene anche per briglie, piloni di ponti e altri manufatti.

• L' intervento sull'idrografia (opere di canalizzazione e arginamento) ha ovviamente un impatto sulla conformazione degli alvei, in particolare con la modificazione della sezione e della pendenza, e quindi del regime di flusso della corrente, con conseguenze sulla distribuzione delle aree sottoposte ad erosione e sedimentazione. La rettificazione degli alvei, in particolare, porta ad un aumento della velocità e della capacità erosiva della corrente, con accresciuto rischio di scalzamento per i piloni dei ponti e altri manufatti; inoltre, determinando alvei più profondi con corrente più veloce, riducono gli habitat disponibili e quindi la biodiversità. Gli interventi possibili in questo caso includono la creazione di opere di difesa come traverse, briglie e pennelli (oltre eventualmente ad una riprogettazione degli alvei artificiali con caratteristiche più opportune).

• L' attività estrattiva di sedimenti (sabbie e ghiaie) come inerti per l'edilizia può modificare il profilo degli alvei fluviali, innescando fenomeni erosivi. Un esempio significativo è la storia post-bellica della cavatura di inerti dal fiume Po. A partire dagli anni ‘50 le concessioni per l’estrazione di inerti dall'alveo fluviale sono incrementate notevolmente per alimentare lo sviluppo del sistema viario e dell’edilizia. I quantitativi estratti dal Po sono progressivamente aumentati dai 2.5 milioni di m³/anno fino a raggiungere un valore stimato in circa 12 milioni di m³/anno. A partire dal 1983 si è avuta una inversione di tendenza e i quantitativi estratti sono stati progressivamente ridotti e si sono instaurati controlli più severi sui quantitativi effettivamente asportati. Più recentemente, nel periodo 1982-2005, le estrazioni concesse dall’AIPO (Agenzia Interregionale per il fiume Po), ammontano a circa 16 milioni di m³, pari a circa 700.000 m³/anno, di cui l'86% lungo l'asta fluviale principale e il 14% nel comprensorio del delta. Lungo il fiume si contano circa 60 cantieri per l'estrazione di inerti. La sottrazione di sedimenti all'alveo ha portato ad un deficit rispetto alle possibilità di ripristino dei sedimenti da parte della corrente fluviale con abbassamento dell’alveo di quindici centimetri l’anno. Nel periodo indicato (una ventina di anni) l’alveo del fiume si era abbassato di circa tre metri, provocando l'alterazione del profilo di equilibrio e causando l'aumento della velocità della corrente nei periodi di magra, innescando così diffusi fenomeni erosivi sia sulle sponde (con compromissione delle difese spondali), sia di manufatti come i piloni dei ponti. Inoltre la diminuzione del carico di sedimento ha diminuito la quantità di sabbia trasportata dal fiume fino alla foce, limitando il ripristino (ripascimento) naturale delle spiagge dell'Adriatico ad opera delle correnti costiere (che ridistribuiscono i sedimenti fluviali lungo le coste), e favorendone quindi l'erosione.

Schema di acquiferi non confinati e confinati da livelli a bassa permeabilità. L'acquifero superficiale non confinato è delimitato verso l'alto dalla superficie piezometrica o tavola d'acqua (water table). Sono riportate li linee di flusso e i tempi di flusso.

• La cavatura di inerti è praticata diffusamente non solo in alveo ma anche in cave (ovvero miniere a cielo aperto) entro i sedimenti di piana alluvionale. L'attività delle cave può interferire con la falda acquifera, causando problemi di inquinamento. Se la cava intercetta la superficie della falda (superficie piezometrica), gli inquinanti possono raggiungere immediatamente la falda, quindi la cava stessa diventa una fonte attiva di contaminazione. Anche se la falda acquifera non è intercettata dalla cava, la riduzione dello spessore di terreno aumenta la quantità di acqua che si può infiltrare nell’unità di tempo e, contemporaneamente, diminuisce l’effetto di filtrazione (e depurazione) da parte dei sedimenti, favorendo la contaminazione dell'acquifero sottostante. Nell'esempio proposto, viene presentato uno schema ideale che riproduce diversi acquiferi (ovvero falde acquifere), sia non confinati che confinati da livelli a bassa permeabilità. Sono rappresentate idealmente le linee di flusso e i tempi di flusso tra i punti di immissione (o di ricarica) e i punti di deflusso (o di emungimento) d'acqua per gli acquiferi successivi nel sottosuolo. Una cava potrebbe interessare (a seconda della profondità di scavo), solo l'acquifero non confinato più superficiale o uno o più acquiferi confinati più profondi. In entrambi i casi, essa può costituire una fonte di contaminazione per gli acquiferi stessi, oltre a modificare significativamente le linee e i tempi di flusso delle acque sotterranee e a mettere in contatto tra loro acquiferi che diversamente sarebbero separati.

Per approfondire questo argomento, consulta la pagina Le falde acquifere (superiori).

Schema che illustra il concetto di cuneo salino, come intrusione di acqua marina più densa in un alveo fluviale a contatto col fondale. L'acqua dolce fluviale (meno densa) tende a formare uno strato superficiale sempre più sottile procedendo ve la foce. All'interfaccia tra i due strati si ha mescolamento delle acque con uno strato a salinità intermedia.

• Un problema che sta assumendo sempre maggiore importanza negli ultimi decenni è la salinizzazione (cioè l'incremento della salinità) nelle aree costiere e soprattutto deltizie. L'aspetto più evidente di questo problema è l'espansione del cuneo salino. Quest'ultima espressione indica la risalita dell'acqua di mare nei tratti terminali dei fiumi, sul fondo dell'alveo. Si parla di cuneo perché l'acqua di mare (più salata) è anche più densa dell'acqua dolce, e tende ad avanzare verso monte a contatto col fondale dell'alveo. Quindi lo spessore del battente d'acqua interessato dall'acqua marina è massimo ovviamente alla foce e diminuisce risalendo l'alveo fluviale. Ad esempio, nel Po questo fenomeno negli anni 1950-1960 di avvertiva fino a pochi chilometri dalla foce, mentre negli ultimi anni è arrivato a una ventina-trentina di chilometri dal mare. Il problema è dovuto a fattori molteplici, tra i quali spicca l'aumento generalizzato del livello marino, dovuto a fattori climatici (eustatismo). Fattori locali rilevanti possono essere la subsidenza dovuta all' emungimento delle falde acquifere e all' estrazione di idrocarburi dal sottosuolo. Anche l'estrazione di sedimenti dagli alvei può contribuire, abbassando il livello dell'alveo di magra dei fiumi, così come le derivazioni irrigue o presenza di dighe a monte che trattengono le acque fluviali e diminuiscono portata e velocità della corrente, che non riesce a contrastare efficacemente l'effetto di alta marea nel quadro descritto. Tutto ciò ha effetti molto pesanti a carico dell'irrigazione (le acque troppo salate danneggiano le colture), degli approvvigionamenti di acqua dolce dalle derivazioni degli acquedotti, delle stesse falde acquifere che vengono contaminate (salinizzazione degli acquiferi). Inoltre, la presenza di acque salate in ambienti non tipici ha pesanti ripercussioni sugli ecosistemi, sia sulla vegetazione che sugli animali.

Subsidenza dovuta alla produzione di idrocarburi dal sottosuolo.

• L'attività di emungimento delle falde acquifere e degli accumuli di idrocarburi (gas naturale e petrolio), può causare un aumento locale della subsidenza, con ripercussioni dirette sulla stabilità di edifici e impianti, e facilitando il ristagno delle acque superficiali. L'entità della subsidenza è tanto maggiore quanto la roccia serbatoio da cui avviene la produzione di fluidi è superficiale. Nei delta l'incremento della subsidenza può provocare l'ingressione marina su ampie aree, terrestri o lagunari, con arretramento della linea di costa. Questa problematica è diffusa anche in Italia, soprattutto nelle pianure costiere e in particolare nel Delta del Po e sulla costa adriatica in seguito all'estrazione di idrocarburi e acque di giacimento e di falda da bassa profondità. Questo avviene per due fattori: la diminuzione della pressione dei fluidi interstiziali del sedimento con la produzione, e la produzione di sedimento stesso (di solito le frazioni più fini) insieme ai fluidi. Questi due fattori provocano la diminuzione del volume di sedimenti nella roccia serbatoio per compattazione, sotto il peso dei sedimenti soprastanti. Nell'esempio proposto è indicato un accumulo di gas naturale, confinato da livelli impermeabili (ad esempio argille), entro una struttura tettonica (una piega anticlinale, cioè convessa verso l'alto); nell'esempio, la roccia serbatoio è una sabbia. I fluidi di giacimento si "smistano" e si dispongono naturalmente in verticale secondo la loro densità, quindi al di sopra abbiamo il gas e sotto l'acqua, separati da un contatto (gas-water contact o GWC). a) Prima dell'inizio della produzione, nella roccia serbatoio i granuli del sedimento sono sostenuti dalla pressione del fluido di giacimento (gas). b) Con il progredire della produzione di gas (qui è rappresentata per semplicità solo la fase finale in cui tutto il gas è stato prodotto), la pressione diminuisce drasticamente e i granuli, non più sostenuti dalla pressione di giacimento e sotto il peso dei sedimenti soprastanti, si dispongono secondo una nuova configurazione più compatta. Inoltre, parte dei sedimenti (i granuli più fini) può fuoriuscire insieme all'idrocarburo durante la produzione. Tutto questo ha come effetto la diminuzione del volume occupato dai sedimenti della roccia serbatoio e l'aumento locale della subsidenza, che si propaga ai livelli soprastanti il giacimento. Le conseguenze possono essere problemi strutturali a carico di edifici e impianti e l'allagamento dell'area interessata ad opera delle acque superficiali (anche marine se il giacimento è prossimo alla costa, in un'area di delta).

• I recenti mutamenti climatici, con il riscaldamento globale del pianeta (global warming) e l' aumento del livello medio del mare dovuto allo scioglimento dei ghiacci polari, porterebbero inoltre all'inondazione di gran parte delle aree deltizie, con conseguenze drammatiche sull'ambiente naturale e sulle attività umane. Un'altra grave conseguenza, come riportato precedentemente, sarebbe l'aumento ulteriore della salinità delle acque superficiali della fascia costiera e delle aree interne adiacenti e l'aumento delle infiltrazioni sotterranee di acqua salata nelle falde acquifere della fascia litoranea (cuneo salino sotterraneo).

• Come già ricordato, infine, lo sviluppo urbano, industriale e agricolo ha un impatto pesante sull'ambiente in termini di inquinamento (di tipo organico, chimico e da detriti solidi) e di degrado del territorio, soprattutto in assenza di una pianificazione territoriale accurata.

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Per approfondire questa parte potresti consultare i seguenti testi alle pagine indicate:

• Eventi alluvionali e prevedibilità
• Urbanizzazione e rischio idrogeologico
• Modificazioni dell'idrografia e rischio idrogeologico
• Salinizzazione
• Produzione di fluidi di sottosuolo e subsidenza
• Global warming e innalzamento del livello marino
• Inquinamento in aree alluvionali urbanizzate

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  schema che illustra l'andamento di un cuneo salino nel sottosuolo. L'avanzamento del cuneo salino verso terra può essere dovuto all'innalzamento globale del livello marino, cui si sommano l'eccessivo emungimento della falda acquifera e l'intrusione di un cuneo salino superficiale entro gli alvei fluviali. Questo porta a problemi di salinizzazione delle falde acquifere.
• 
  Creazione di una nicchia locale (scour) in un alveo fluviale per opera della corrente. Le linee di flusso della corrente si dispongono in profondità secondo traiettorie vorticose (di tipo turbolento) che determinano una sovraescavazione dell'alveo e, nel tempo, lo scalzamento del pilone stesso. Questi fenomeni sono amplificati da interventi di canalizzazione e rettificazione dell'alveo. Interventi a difesa dei manufatti sono costituiti generalmente da briglie a valle del ponte, per ridurre la velocità della corrente e quindi l'erosione, e rinforzo dei piloni stessi (come ad esempio le gabbionate). Interventi più risolutivi sono allargamento e correzione della sezione dell'alveo.
• 
  Esempio di crollo di un ponte (bacino del Mississippi, 1974) determinato da scalzamento dei piloni ad opera di una piena.
• 
  Cava di calcare abbandonata in Estonia, invasa dalle acque meteoriche e di falda. Simili strutture costituiscono una via di comunicazione diretta con la falda acquifera e una potenziale fonte di contaminazione della stessa. La cava era annessa ad una prigione per dissidenti condannati ai lavori forzati, ora dismessa.
• 
  Inondazione conseguente al passaggio di un ciclone tropicale (Bangladesh, 1991).
• 
  Rotta di un argine fluviale nel bacino del fiume Sacramento, California (USA).
• 
  Proliferazione incontrollata di alghe dovuta ad inquinamento di natura organica (fertilizzanti agricoli). Questi bloom algali hanno spesso provocato morie di massa di pesci (Snake River, Idaho, (USA)).
• 
  Inquinamento di natura chimica (scarichi industriali incontrollati). Fiume Tietê, San Paolo (Brasile).
• 
  Inquinamento da scarico incontrollato di rifiuti urbani in un corso d'acqua. Mumbai (India). Questo tipo di inquinamento può essere così pervasivo da provocare ostruzioni nell'alveo, con conseguenze sul regime stesso del corso d'acqua.
• 
  Asportazione massiva di suolo dai campi da parte di precipitazioni molto intense (Iowa, USA). L'agricoltura intensiva e la mancanza di strutture di drenaggio a protezione dei campi può portare ad un aumento dell'erosione per dilavamento. Il risultato è l'asportazione della parte superficiale più fertile del suolo, che si impoverisce, e la messa in circolazione nelle acque di inquinanti (fertilizzanti, antiparassitari), con aumento dell'inquinamento. Inoltre, questo si traduce a valle in un aumento del carico di sedimento portato dai corsi d'acqua e dei fenomeni di deposizione che possono dare luogo a restringimenti e ostruzioni degli alvei fluviali, e quindi ad aumento del rischio di inondazione.
• 
  Erosione di sponda fluviale (Newburn, Inghilterra). I fenomeni erosivi sono naturali e inevitabili in questo ambiente e in generale in natura, e possono solo essere contenuti nei loro effetti più devastanti con una oculata gestione del territorio.

Voci correlate

Forme di erosione

• w:Erosione
• w:Fiume

Forme di deposito

• w:Conoide di deiezione
• w:Pianura alluvionale
• w:Delta fluviale

Opere di difesa fluviale

• w:Briglia (opera idraulica)
• w:Diga
• w:Argine
• w:Bacino di espansione
• w:Laminazione delle portate di piena

Note

Bibliografia

Per ulteriori approfondimenti ed eventuali necessità di citazione, si danno di seguito alcuni testi "chiave" per completezza e chiarezza di trattazione. Testi complementari si possono trovare in bibliografia nelle voci correlate (da Wikipedia).

• Andreotti S., Zampetti G., Polazzo a., Boz B. e Conte G., Le buone pratiche per gestire il territorio e ridurre il rischio idrogeologico, Legambiente – Protezione Civile Nazionale, 2007.
• Anselmo V. e Comendini M., Atlante delle opere di sistemazione fluviale. APAT, Manuali e Linee guida 27/2003., a cura di Ligato D., Agenzia per la Protezione dell’Ambiente e per i servizi Tecnici (APAT), 2004, ISBN 88-448-0118-3.
• Baio L., Baltieri M., Bonardo V. e et al. (a cura di), Dossier Operazione Po, Legambiente, 2009.
• (EN) Berástegui X. e de Gans W., Alluvial plains, Institut Cartografic de Catalunya, Emilia-Romagna Region. Geological Office, Hungarian Geological Survey. Geological Institute of Hungary, Netherlands Institute of Applied Geoscience TN O - National Geological Survey, 1997, ISBN 84-393-4279-9.
• (EN) Bhattacharya J.P., Martian Deltas and the Origin of Life, in 2005-06 AAPG Distinguished Lecture, Tulsa, Oklahoma, American Association of Petroleum Geologists, 2006.
• (EN) Booth D.B. e Bledsoe B., Streams and Urbanization, in Baker L.A. (a cura di), The Water Environment of Cities, Boston, Springer, 2009, pp. 93-123.
• Carmignani L., Appunti di Geologia Applicata. Vol. 2., San Giovanni Valdarno (AR), CGT Centro di Geotecnologie dell’Università degli Studi di Siena, 2007.
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• Ricci Lucchi F., Sedimentologia. Parte 2 - Processi e meccanismi di sedimentazione, Bologna, CLUEB, 1980, pp. 9-43.
• Ricci Lucchi F., Sedimentologia. Parte 3 - Ambienti sedimentari e facies, Bologna, CLUEB, 1980, pp. 45-89; 119-169.
• Rinaldi M., Surian N., Comiti F. e Bussettini M., IDRAIM. Sistema di valutazione idromorfologica, analisi e monitoraggio dei corsi d’acqua. ISPRA, Manuali e Linee Guida 113/2014., Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale(ISPRA), 2014, ISBN 978-88-448-0661-3.
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