Resistenze al moto offerte dalla vegetazione alofila sulla barenaalofila sulla barena

L’indagine modellistica è proseguita introducendo le resistenze al moto offerte dalla vegetazione alofila sulla barena per riprodurre i test del paragrafo precedente. Nei test effettuati il valore di TL è mantenuto pari a 0.005, mentre l’incisione

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Figura 7.46: Relazioni morfologiche - variazione concentrazione (modello con disponibilità del sedimento e incremento del medio mare).

Figura 7.47: Sezione di inlet del canale - variazione concentrazione (modello completo con vegetazione).

iniziale è descritta da una funzione coseno di ampiezza pari a 0.05 m. Il tasso di incremento del medio mare è pari a 3.5 mm/anno.

Le diverse configurazioni di equilibrio raggiunte al variare della disponibilità di sedimento sono rappresentate nelle figure 7.47, 7.48, 7.49 e 7.49. Si osserva come l’aumento della concentrazione di sedimento favorisca l’accrescimento verticale della superficie della barena che raggiunge quote superiori a quanto ottenuto con il modello con disponibilità del sedimento e incremento del medio mare. In particolare per valori di C0 di 40, 50 mg/l, la quota raggiunta dalla barena è superiore di 10-15 cm rispetto a quanto ottenuto con il modello senza vegetazione. Al contrario quando la disponibilità di sedimento è limitata, la barena raggiunge approssimativamente la quota del medio mare analogamente a quanto ottenuto in precedenza. Sulla superficie della barena l’effetto della vegetazione si traduce in un aumento del deposito di sedimenti a causa della produzione di suolo organico e della cattura delle particelle di sedimento. Per elevate disponibilità di sedimento, si osserva come la barena non solo emerga rispetto a MSL ma tenda anche a far avanzare il proprio margine restringendo il canale.

Oltre all’accrescimento verticale della barena, l’introduzione della vegetazione aumenta la resistenza sulla superficie della barena favorendo la concentrazione del flusso all’interno del canale e quindi l’approfondimento del canale stesso. Tale effetto è evidente per basse disponibilità di sedimento quando la barena si trova al livello del medio mare; in tal caso il fondo del canale si approfondisce di circa 10 cm rispetto al modello senza vegetazione. Per disponibilità di sedimento medio-alte,

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Figura 7.48: Ingrandimento del fondo e della sponda della sezione di inlet - variazione concentrazione (modello completo con vegetazione).

Figura 7.49: Evoluzione nel tempo delle quote di un punto sulla barena e di un punto sul fondo del canale (modello completo con vegetazione).

invece, tale effetto è meno evidente in quanto probabilmente la maggior parte dei flussi sono già confinati all’interno del canale stesso e quindi l’incremento di flusso nel canale legato all’incremento di resistenza al moto sulle barene risulta meno importante.

I risultati ottenuti con il modello completo con vegetazione possono essere analiz-zati sulla base di inquadramenti teorici noti in letteratura. Quando la disponibilità di sedimento è limitata, l’introduzione della vegetazione non riduce i valori del prisma di marea calcolati per le varie sezioni con il modello con disponibilità di sedimento e incremento del medio mare (Figura 7.50). Tale situazione è legata al fatto che con entrambi i modelli la barena rimane al livello medio mare mantentendo pressochè invariato il prisma di marea. Analogamente non c’è differenza nelle ri-sposta dei due modelli rispetto alla distribuzione del rapporto larghezza-profondità

delle sezioni. Se la barena è al livello medio mare, la proliferazione di vegetazione sulla barena stessa è limitata e quindi la risposta dei due modelli è simile.

Quando la disponibilità di sedimento è più elevata, l’introduzione della vegeta-zione mostra alcune differenze nella risposta dei due modelli (Figure 7.51 e 7.52). In particolare per valori di C0 di 40, 50 mg/l, l’accrescimento verticale della barena per effetto della proliferazione di vegetazione tende a ridurre i valori del prisma di marea calcolati con il modello con disponibilità di sedimento e incremento del medio mare. In modo simile l’effetto della proliferazione della vegetazione si nota anche nella distribuzione del rapporto larghezza-profondità delle sezioni. In questo caso la risposta del modello con vegetazione è effetivamente distinta da quella del modello che riproduce solo la disponibilità di sedimento e l’incremento medio mare. Tuttavia, come analizzato in precedenza, per elevate disponibilità di sedimento, l’accrescimento verticale della barena per effetto della proliferazione di vegetazione non è accompagnato da un approfondimento del canale perchè la maggior parte dei flussi sono già concentrati all’interno del canale stesso. Per questo motivo il modello completo con vegetazione non riesce a riprodurre canali più stretti e incisi rispetto al modello con disponibilità di sedimento e incremento medio mare.

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Capitolo 8

Conclusioni

La tesi ha avuto come oggetto l’analisi dell’equilibrio a lungo termine di un canale in un bacino a marea tendendo conto degli aspetti idrodinamici, morfologici ed ecologici. L’equilibrio è stato valutato su un dominio tridimensionale oppor-tunamente discretizzato per un canale di forma rettilinea che incide un bacino rettangolare; su tale dominio è stata applicata una forzante di marea sinusoidale semidiurna. L’evoluzione del canale a marea è stata osservata in un intervallo di 250 anni.

Secondo l’impostazione del modello è stato possibile tener conto separatamente o congiuntamente degli effetti legati all’erosione, all’innalzamento del livello del medio mare, alla disponibilità di sedimento in sospensione e alla presenza di vegetazione sulla barena. Le principali conclusioni possono essere riassunte come di seguito descritto:

• La configurazione di equilibrio del canale mantine memoria del valore del

timelag (parametro che descrive come l’ampiezza della forzante di marea

imposta cresca nel tempo) sia nel caso del modello puramente erosivo che nel caso del modello completo con disponibilità di sedimento, incremento del medio mare ed effetti della vegetazione. Tuttavia, la memoria del sistema diminuisce passando dal modello puramente erosivo, al modello con disponibi-lità di sedimento e incremento del medio mare, al modello completo che tiene conto anche degli effetti della vegetazione. Per qualsiasi valore attributito al paramtro TL è garantito il raggiungimento della condizione di equilibrio. Inoltre, la legge di O’Brien-Jarrett-Marchi è verificata nel caso ci sia una modulazione in ampiezza della forzante di marea; qualora tale modulazione iniziale fosse trascurata, la relazione non risulta soddisfatta in quanto in ogni sezione si ottengono per un fissato valore di prisma di marea sezioni liquide maggiori di quelle previste.

• La configurazione di equilibrio del canale ha memoria delle condizioni iniziali, ovvero dell’incisione iniziale. Le differenze nelle configurazioni di equilibrio raggiunte al variare delle condizioni iniziali sono mitigate dagli effetti legati all’innalzamento del medio mare, alla disponibilità di sedimento in sospensione e alla presenza di vegetazione sulla barena. La legge di O’Brien-Jarrett-Marchi è sempre verificata al variare delle condizioni iniziali tenendo conto o meno di tutti i possibili effetti descritti da modello.

• L’incremento della concentrazione in sospensione tende a far perdere memoria delle condizioni iniziali al sistema e comporta un innalzamento della quota della barena e del fondo del canale nella configurazione di equilibrio del canale. L’accrescimento della barena tende a ridurre la portata e il prisma di marea favorendo il riempimento del canale. All’aumentare della concentrazione in sospensione, il canale diventa meno profondo e leggermente più stretto facendo diminuire il rapporto larghezza-profondità coerentemente con gli effetti che il modello è in grado di esprimere.

• Infine, i risultati del modello mostrano che la crescita della vegetazione sulla superficie di barena produce due effetti contrastanti. Da un lato la vegetazione produce un maggiore accrescimento verticale associato alla cattura delle particelle di sedimento e alla produzione di suolo organico, aumentando la quota della superifice di barena e riducendo così il prisma marea e la dimensione della sezione del canale trasversale. D’altraparte , l’aumento della resistenza moto prodotto dalla vegetazione favorisce la concentrazione del flusso all’interno del canale, favorendo la formazione di sezioni trasversali che dovrebbero risultare più incise. Le simulazioni condotte indicano che il secondo effetto è più importante nel caso in cui le barene siano a quote di poco superiori al medio mare, mentre il primo effetto è più importante in barene a quote elevate, quando la maggior parte dei flussi di marea sono già confinati all’interno del canale stesso e quindi l’incremento di flusso nel canale legato all’incremento di resistenza al moto sulle barene risulta meno importante.

Appendice A