Morfologia fluviale

La morfologia fluviale studia le forme topografiche di un alveo fluviale e delle aree limitrofe connesse con le dinamiche d’alveo.

Variare continuamente la propria forma nello spazio e nel tempo adattandosi al regime delle portate liquide e del trasporto solido rappresenta la risposta di un alveo a cambiamenti di equilibrio idrodinamico. Le instabilità dinamiche sono causate principalmente da fattori naturali come variazioni meteoclimatiche, catture fluviali, diminuzione di sedimento dalle aree fonti ecc., e da fattori antropici come costruzione di briglie, invasi artificiali che bloccano la connettività sedimentologica, prelievo di inerti in alveo ecc.

Un’ormai classica rappresentazione di questo fenomeno è descritta nello schema proposto da Lane (1955), in cui viene raffigurata una bilancia (Fig. 3-1) che simboleggia l’equilibrio dinamico fra portate solide e portate liquide. La stabilità morfologica di un corso d’acqua è rappresentata dall’equilibrio fra trasporto e sedimentazione. In altre parole, il rapporto carico di sedimento (Qs), dimensione media delle particelle (D50), deve essere in equilibrio con il rapporto portata liquida (Qw), pendenza (S). In caso contrario si potrebbero verificare fenomeni di erosione intra alveo o deposizione eccessiva e successivi sovralluvionamenti.

Fig. 3-1 Bilancia di Lane in condizione di equilibrio dinamico (Lane, 1955).

La superficie morfologica più evidente è quella dell’alveo attivo, dove sono in atto i processi morfo-sedimentari attuali e dove si possono distinguere diverse forme. Gli

alvei confinati a fondo fisso hanno morfologie relativamente semplici e stabili. I corsi d’acqua a fondo mobile, che scorrono su depositi alluvionali, hanno invece una morfologia più complessa e variabile, dove si possono distinguere diversi elementi (Fig. 3-2).

 Alveo attivo, active channel: comprende tutta la fascia che si estende dal margine della piana inondabile (piene ordinarie), al canale di magra. Sono comprese le barre e le isole fluviali. La delimitazione dell’alveo è solitamente data dalle sponde, però non sempre queste sono sufficienti a discriminarlo dall’adiacente pianura alluvionale, soprattutto in caso di passaggio graduale tra alveo e piana. A livello generale quindi, il limite dell’alveo viene fatto coincidere con il livello di bankfull, ovvero il livello idrometrico corrispondente alla bankfull discharge: la portata massima che può transitare lungo un fiume senza inondare la piana attigua.

 Canale di magra, low-flow channel: parte dell’alveo che risulta totalmente o parzialmente ricoperta di acqua per la maggior parte delle portate che interessano il fiume.

 Sponde, banks: superfici con una certa inclinazione o vere e proprie scarpate che separano tra di loro l’alveo e la piana inondabile. Possono essere suddivise in sponde basse e sponde alte, con o senza vegetazione riparia. Generalmente sono costituite da depositi grossolani nel lato sopra corrente e da depositi più fini (ghiaia, sabbia, peliti) nel lato sotto corrente.

 Barre, bars: superfici deposizionali costituite dagli stessi sedimenti del fondo, ma emersi per la gran parte dell’anno. A secondo della direzione rispetto al corso del fiume si possono avere barre longitudinali, trasversali e diagonali. Si tratta delle forme fluviali caratterizzate dal maggior dinamismo nel caso di eventi di piena (Rinaldi et al., 2011).

 Isole, islands: porzioni d’alveo coperte da vegetazione sia erbaceo- arbustiva che arborea. Sono più elevate rispetto alle barre e di conseguenza risultano sommerse meno frequentemente. Al tetto presentano uno strato più o meno spesso di materiale terrigeno fine e in alcuni casi di suolo.

 Pozze, pools: sono degli avvallamenti che derivano dall’azione dell’erosione causata da un’accelerazione della corrente dopo uno step o un

riffle. In queste condizioni, l’aumento della profondità tende a rallentare la

 Raschi, riffles: rappresentano degli alti topografici disposti trasversalmente al corso principale e sono formati di solito da materiali di grossa dimensione. Le turbolenze che si generano al pelo dell’acqua tendono a deviare il flusso principale e ad eliminare il materiale sabbioso. Possono essere visti anche come delle barre trasversali sommerse.

 Salti, steps: questi rappresentano degli elementi di discontinuità che riducono la pendenza del corso principale, fungendo da vere e proprie briglie naturali. Si individuano dei salti d’acqua generati da massi, aggregati legnosi e gradini di erosione.

 Cascate, cascade: salti particolarmente inclinati, isolati e di altezza superiore ai due/tre metri. Sono il risultato di una lenta forma di erosione del letto, che mette a nudo una massa rocciosa particolarmente resistente.

 Meandri, meanders: sono anse curvilinee che si susseguono più o meno regolarmente lungo un corso d’acqua attribuendogli così un andamento planimetrico sinuoso.

 Piana inondabile, flood plain: superficie pianeggiante che in genere viene inondata mediamente una volta ogni 1-3 anni. Presenta una scarsa vegetazione, con lievi superfici di suolo. È costituita da depositi grossolani con riempimenti di materiale fangoso in superficie derivante dalla deposizione nella fase calante di piena. Inoltre sono presenti molte forme fluviali relitte (canali abbandonati). Il livello idrometrico in grado di raggiungere la piana inondabile è definito livello ad alveo pieno (bankfull), a cui corrisponde la massima portata.

 Piana alluvionale, alluvial plain: superfice pianeggiante costituita da una vegetazione riparia rigogliosa e non soggetta ad alluvionamenti da più di una decade. Generalmente comprende il terrazzo fluviale attivo (più giovane).

 Terrazzi fluviali, fluvial terrace: superficie topografica sub-orizzontale

che rappresenta antichi livelli della piana inondabile di un corso d’acqua, derivante da modificazioni altimetriche del corso d’acqua (incisione fluviale, attività antropiche o tettonica attiva).

 Conoide alluvionale, alluvial fan: corpo sedimentario costituito da un accumulo di sedimenti clastici, depositati con la caratteristica forma a ventaglio. Si impostano all'uscita da un canale, quando l'acqua si spande e perde la sua capacità di trasportare i solidi in sospensione.

Fig. 3-2 Profilo longitudinale di una tipica piana alluvionale.

Altre morfologie presenti nei corsi d’acqua e dipendenti dalla corrente sono:

 Dune e ripple, dunes and ripples: forme di fondo che si generano grazie al trasporto trattivo di materiale fine (max 2mm, per le dune), con numero di Froude ninore di 1. Dapprima la corrente non è in grado di smuovere il sedimento, poi inizia il movimento e si formano i ripples, aumentando ancora la velocità ai ripples seguono le dune che sono forme di fondo simili ai ripples ma di dimensioni maggiori

 Strutture erosive come flute casts (solchi di erosione che si formano per turbolenza, prodotta a valle di asperità o ostacoli sul fondo), groove casts (solchi formati dal trascinamento di clasti o materiali legnosi) e chevron casts (solchi di erosione che si originano sulla superficie del sedimento, a monte di un ostacolo. Vengono generati a causa di una corrente unidirezionale che incontra degli ostacoli e cerca di prenderli in carico).