L’AZIONE GEOMORFICA DELLE ACQUE CORRENTI SUPERFICIALI
SILSIS A060 - Gloria Schiavon
• V Liceo Scientifico
• Materia: Scienze della Terra
• Ore/settimana: 3
MOTIVAZIONE DELLA SCELTA
• Attualità della tematica: contribuire a rendere gli studenti maggiormente consapevoli dei
delicati equilibri che regolano il nostro pianeta
• Possibilità di adottare un approccio integrato all’argomento (acque correnti come agenti
geomorfici, come risorse per la vita, come risorse energetiche, come fattore di rischio)
• Occasione per mettere gli studenti di fronte al fattore “tempo”, in modo che essi si
abituino a muoversi mentalmente nelle differenti scale temporali
• Opportunità di effettuare una uscita didattica sul territorio
• Buon grado di interdisciplinarietà sia con materie scientifiche quali fisica, chimica e
biologia (uscita sul campo) ma anche con materie umanistiche come storia (esplorazione
fiumi africani, fiumi e grandi civiltà), letteratura (“I Fiumi” di Ungaretti), arte (la Fontana dei
Fiumi di Bernini), filosofia/religione (l’acqua, il battesimo)
PREREQUISITI
• Concetti di chimica generale: elementi e composti, reazioni chimiche, durezza delle acque
• Concetti di fisica generale: velocità, portata, E cinetica, potenza, viscosità
• Concetti base su composizione, classificazione e proprietà delle rocce
• Lettura e utilizzazione di carte topografiche e foto aeree
• Ciclo dell’acqua e acque sotterranee
• Semplici concetti base di idraulica e idrologia
OBIETTIVI
CONOSCENZE (OBIETTIVI COGNITIVI)
•
•
•
•
descrivere le diverse dinamiche di erosione e le morfologie associate
spiegare le diverse tipologie di trasporto solido e indicarne i parametri associati
descrivere le dinamiche di sedimentazione e le morfologie associate
descrivere le morfologie complesse di erosione/sedimentazione
COMPETENZE/ABILITÀ (OBIETTIVI OPERATIVI)
• distinguere le diverse forme degli alvei fluviali
• riconoscere le morfologie di erosione e sedimentazione
CAPACITÀ (OBIETTIVI PSICO-AFFETTIVI)
• sviluppare di un pensiero logico (che colga i nessi di causa ed effetto) e acquisire di
lessico e terminologie appropriati
• richiamare, rielaborare e comunicare i contenuti appresi nella forma più opportuna
(orale, scritta o grafica)
• operare integrazioni/associazioni tra la teoria e la pratica
MOMENTO FORMATIVO
• Concetti fondamentali di idraulica e idrologia: v, Q, E cinetica, potenza, viscosità,
lunghezza, pendenza, bacino idrografico, reticolo idrografico, spartiacque, interfluvio
• Esercitazione sull’individuazione di bacini idrografici su carta 1:10.000
• Regimi fluviali, bilancio idrico e clima
• Azione geomorfica delle acque correnti superficiali
• Ciclo di erosione fluviale
• Rischio alluvioni
• Utilizzazione dell’energia dei fiumi
• Cenni di inquinamento delle acque
TEMPISTICHE
LE FORME DEGLI ALVEI
DISEGNARE UN FIUME
IN PIANTA
Quattro tipologie di forme:
• Alvei rettilinei: poco comuni, brevi e sotto il controllo della sottostante struttura geologica.
• Alvei sinuosi: mostrano un andamento serpeggiante con curvature dolci e irregolari.
• Alvei a meandri: formati da un complesso susseguirsi di curve tortuose.
• Alvei intrecciati (braided): caratterizzati da una molteplicità di canali interconnessi separati
da piccole barre o isole di sabbia, ciottoli e altri depositi sciolti.
L’IMPATTO DEI PROCESSI FLUVIALI SUL PAESAGGIO
L’attività morfogenetica legata all’azione delle acque correnti superficiali si svolge
attraverso i processi di erosione, trasporto e sedimentazione.
Velocità (cm/s)
Erosione
QUAL È IL SIGNIFICATO DEL
DIAGRAMMA DI HJULSTRÖM?
Trasporto
Deposizione
Diametro particelle (mm)
EROSIONE: RUSCELLAMENTO SUPERFICIALE
Erosione laminare, per rivoli, per fossi
Durante precipitazioni intense o prolungate, soprattutto su terreni inclinati o con
copertura vegetale rada, all’azione delle acque meteoriche si associa quella delle acque
dilavanti.
Esse non hanno un corso ben definito ma tendono a scorrere verso valle secondo le linee di
massima pendenza, sotto forma di ruscellamento diffuso.
Formano come un velo quasi continuo che asporta i materiali detritici di più piccole
dimensioni (erosione laminare).
Scendendo verso valle, la portata e la turbolenza delle acque dilavanti aumentano fino a
rompere il flusso laminare in una moltitudine di rivoli che poi confluiscono in fossi di
dimensioni maggiori che incidono il pendio (erosione per rivoli e per fossi).
EROSIONE: RUSCELLAMENTO SUPERFICIALE
Erosione laminare, per rivoli, per fossi
EROSIONE: RUSCELLAMENTO SUPERFICIALE
Erosione laminare, per rivoli, per fossi: morfologie
EROSIONE: RUSCELLAMENTO SUPERFICIALE
Erosione laminare, per rivoli, per fossi: morfologie
EROSIONE: RUSCELLAMENTO SUPERFICIALE
Erosione laminare, per rivoli, per fossi: morfologie
EROSIONE: RUSCELLAMENTO SUPERFICIALE
Erosione laminare, per rivoli, per fossi: morfologie
EROSIONE: SCORRIMENTO INCANALATO
Una volta incanalate in ruscelli e fiumi a formare un sistema idrografico ben definito, le
acque superficiali incrementano la loro capacità erosiva, potenziata dall’aumento della
portata.
La capacità erosiva di un fiume è determinata dall’energia della corrente che è utilizzata
per:
• vincere gli attriti interni (viscosità) e quelli esterni (rugosità del letto)
• operare il trasporto dei materiali
• erodere nuovo materiale dall’alveo
L’entità dell’azione erosiva di un corso d’acqua varia, inoltre, a seconda della natura del
substrato su cui scorre (materiali incoerenti e rocce non cementate oppure rocce dure e
coese).
Il flusso idrico incanalato è caratterizzato, oltre che dall’erosione meccanica, anche da
processi di alterazione chimica come dissoluzione e idrolisi che contribuiscono anch’essi
ad erodere l’alveo.
EROSIONE: SCORRIMENTO INCANALATO
La capacità erosiva di un fiume può essere vista da diversi punti di vista:
SEZIONE TRASVERSALE:
• Erosione lineare: approfondimento vallivo
• Erosione laterale: ampliamento vallivo
SEZIONE LONGITUDINALE:
• Erosione regressiva: eliminazione cascate, allungamento vallivo
EROSIONE: SCORRIMENTO INCANALATO
Profilo longitudinale: variazione di quota del fondovalle dalla sorgente alla foce.
Esso appare come una curva concava verso l’alto, la cui pendenza diminuisce verso valle
via via più lentamente fino a raggiungere il livello di base.
Livello di base: superficie immaginaria che si estende sotto i continenti a partire dal
livello del mare con una inclinazione molto lieve da consentire il deflusso dei corsi d’acqua.
Il livello di base può essere:
• finale o assoluto (livello del mare)
Limite inferiore di approfondimento
dell’incisione fluviale
• locale o temporaneo (lago, diga)
Profilo di equilibrio: tendenza a lungo termine di un corso d’acqua a regolarizzare il
proprio profilo longitudinale in una forma parabolica tangente al livello di base.
In tale condizione (ideale) la pendenza in ogni punto del profilo è tale da annullare la
capacità erosiva delle acque consentendone solamente il deflusso.
EROSIONE: SCORRIMENTO INCANALATO
Erosione lineare – approfondimento vallivo
- E’ determinata da:
- energia della corrente
- abrasione esercitata dagli elementi detritici in essa trasportati
- turbolenza del flusso
- Si verifica maggiormente nelle parti dove il corso d’acqua è più ripido e molto più in alto
rispetto al livello di base.
- Il suo effetto complessivo è la formazione di una valle profonda con fianchi fortemente
inclinati e una sezione a forma di V.
Altre forme di incisione sono:
- marmitte dei giganti
- gole
- forre
- meandri incassati (v. dopo)
EROSIONE: SCORRIMENTO INCANALATO
Erosione lineare: morfologie
Marmitte dei giganti: cavità prodotte dal moto vorticoso delle acque con l’aiuto dei ciottoli
da esse trasportati, nei tratti a forte pendenza degli alvei torrentizi. Con il progredire
dell’erosione esse tendono a fondersi l’una con l’altra, approfondendosi.
EROSIONE: SCORRIMENTO INCANALATO
Erosione lineare: morfologie
Forre: incisioni strette e profonde con pareti a strapiombo che si formano in corsi d’acqua
che scorrono su pendii molto ripidi, per l’approfondimento di solchi vallivi.
Gole: incisioni le cui pareti sono ancora molto ripide ma tendono ad allargarsi nella parte
superiore. Esse sono tanto più strette quanto più la roccia che le forma è dura e compatta.
EROSIONE: SCORRIMENTO INCANALATO
Erosione lineare: morfologie
EROSIONE: SCORRIMENTO INCANALATO
Erosione laterale – ampliamento vallivo
- Si verifica nelle parti dove il corso d’acqua assume un profilo più dolce e l’energia
dell’acqua viene dissipata nell’andamento meandriforme della corrente.
- Il processo di erosione si verifica nei tratti curvi esterni degli alvei, in corrispondenza dei
quali l’acqua si muove più velocemente attaccando la riva.
- La progressiva migrazione dei meandri quindi produce un fondovalle sempre più ampio e
pianeggiante (v. dopo).
EROSIONE: SCORRIMENTO INCANALATO
Erosione regressiva
- Processo alla base dello sviluppo longitudinale di una valle fluviale
- Determina fenomeni quali, ad esempio:
- Arretramento delle cascate
- Estensione valliva e ampliamento del bacino idrografico
EROSIONE: SCORRIMENTO INCANALATO
Erosione regressiva
Arretramento delle cascate: le rocce dure che danno
origine a rotture di pendio e cascate vengono scalzate alla
base e rimosse. Il gradino arretra verso monte e il profilo si
attenua gradualmente nel tempo fino a scomparire.
EROSIONE: SCORRIMENTO INCANALATO
Erosione regressiva
EROSIONE: SCORRIMENTO INCANALATO
Erosione regressiva
Estensione valliva e ampliamento del bacino idrografico: si verifica all’estremo
superiore di un corso d’acqua dove le acque di ruscellamento si riversano nel pendio
ripido della valle. Qui, con il tempo, l’erosione fa estendere la valle verso monte a spese
dell’interfluvio.
TRASPORTO
I corsi d’acqua trasportano materiale essenzialmente in 3 differenti forme:
IN SOLUZIONE: trascurando quelle immesse da scarichi inquinanti, le sostanze disciolte
riflettono la natura litologica dei bacini idrografici attraversati. Il maggiore carico chimico si
ha in bacini in cui sono presenti rocce evaporitiche (salgemma, gesso) e carbonatiche
(calcari e dolomie).
IN SOSPENSIONE: le sostanze trasportate in sospensione hanno granulometrie molto fini
(argille e limi) e velocità di decantazione molto basse, anche in acque ferme.
CARICO DI FONDO: i materiali che lo costituiscono sono sabbie, ghiaie e frammenti
rocciosi di dimensioni maggiori. Essi vengono trasportati per trascinamento sul fondo
dell’alveo (materiali a granulometria maggiore) o per saltazione (materiali a granulometria
minore).
TRASPORTO
Le dimensioni dei sedimenti nel letto dei fiumi tendono a diminuire nel senso della
direzione della corrente a causa dell’abrasione subita dalle particelle durante il trasporto e
dalla più facile trasportabilità dei materiali fini.
Per definire il carico solido di un corso d’acqua si utilizzano due parametri:
COMPETENZA: misura della dimensione massima dei frammenti detritici che una
corrente può spostare.
E’ espressa come diametro della più grande particella trasportata e varia con la sesta
potenza della velocità (se v raddoppia, la dimensione delle particelle trasportabili aumenta
di 26 volte). COSA IMPLICA NELLE PIENE?
CAPACITA’ DI CARICO: misura della quantità di materiale solido che la corrente può
potenzialmente trasportare.
E’ espressa come il volume del materiale che passa in una data sezione del fiume, in un
certo intervallo di tempo.
SEDIMENTAZIONE
La deposizione del carico solido di un corso d’acqua superficiale è legata ad una
diminuzione della velocità o della portata della corrente tale da non permetterne il
trasporto.
Tale diminuzione è spesso dovuta ad una riduzione della pendenza dell’alveo o ad un suo
allargamento o cambio di direzione.
I materiali sono quindi abbandonati sotto forma di depositi alluvionali.
DOVE?
I depositi alluvionali si trovano, ad esempio, allo sbocco di gole, nelle pianure alluvionali,
nelle anse dei fiumi e, ovviamente, nelle acque dei laghi e del mare.
I depositi alluvionali di pianura sono ben selezionati e costituiti in prevalenza da particelle a
piccola granulometria sia perché, durante il trasporto a valle, le particelle diventano via via
più piccole a causa degli urti ripetuti, sia in quanto le particelle più fini sono trasportate dalla
corrente più lontano rispetto a quelle più grossolane.
SEDIMENTAZIONE
Morfologie
Conoide alluvionale: struttura triangolare con l’apice verso monte e la base arcuata ed
espansa a ventaglio che si forma quando un corso d’acqua sbocca improvvisamente in
pianura, uscendo da una ripida valle.
Sedimentazione:
La brusca diminuzione della velocità della corrente provoca l’immediato deposito di una
grande quantità di detriti, soprattutto grossolani.
Spesso il corso d’acqua presenta un alveo rettilineo all’apice del conoide mentre una
configurazione “braided” sulla struttura stessa.
Dimensioni: da poche centinaia di metri a decine di chilometri.
Importanza: insediamenti umani, colture e grande disponibilità idrica.
SEDIMENTAZIONE
Morfologie
SEDIMENTAZIONE
Morfologie
Pianura alluvionale: forma deposizionale più importante di un sistema fluviale.
La sedimentazione avviene:
• Per deposizione di sedimenti a seguito di straripamenti e inondazioni
La brusca perdita di velocità provoca la deposizione di gran parte del materiale e la
formazione di argini naturali che si elevano sulla piana circostante.
La rottura di un argine dà origine a ventagli larghi e piatti, lobi e lingue e i relativi
sedimenti sono chiamati depositi di tracimazione.
• Per dinamiche legate alla presenza di alvei meandriformi (v. dopo)
Importanza: insediamenti umani, falde acquifere, fertilità, materiale da costruzione (ghiaie
e sabbie), serbatoi di idrocarburi in corrispondenza dei delta.
SEDIMENTAZIONE
Morfologie
Confluenza Ticino – Po
Entrambi i fiumi hanno andamento
meandriforme e scorrono nella
Pianura Padana formata dai loro
stessi sedimenti e da quelli deposti
dagli altri affluenti del Po.
Altri elementi deposizionali:
- Barra di foce del Ticino
- Isole fluviali
- Accumulo sulla sponda convessa
del meandro del Po
EROSIONE E SEDIMENTAZIONE
Morfologie complesse
Meandri: forme tipiche, in parte di erosione e in parte di accumulo, delle pianure alluvionali
o dei tratti a debole pendenza.
EROSIONE E SEDIMENTAZIONE
Morfologie complesse
Attività di erosione
sulla sponda esterna (riva concava)
Attività di deposizione
sulla sponda interna (riva convessa)
EROSIONE E SEDIMENTAZIONE
Morfologie complesse
L’approfondimento delle anse dei meandri, nel tempo,
porta al loro avvicinamento e al fenomeno del taglio
del meandro.
Il fiume così riprende un andamento meno tortuoso e
dove è avvenuto il taglio rimane un meandro
abbandonato che può evolvere dapprima in laghetto a
corna di bue, poi in palude e infine, quando
completamente interrato, in meandro fossile.
EROSIONE E SEDIMENTAZIONE
Morfologie complesse
Laghetti a corna di bue
Collo
Barra
Taglio del meandro
EROSIONE E SEDIMENTAZIONE
Morfologie complesse
EROSIONE E SEDIMENTAZIONE
Morfologie complesse
Meandri incassati: si formano quando una piana a meandri subisce un sollevamento
tettonico regionale che, provocando un abbassamento relativo del livello di base del corso
d’acqua (aumento della pendenza), ne induce un aumento della capacità erosiva e un
progressivo approfondimento dell’alveo, pur mantenendo inalterato il suo corso.
Si formano profonde gole e canyon: Fiumi Colorado e San Juan (USA)
EROSIONE E SEDIMENTAZIONE
Morfologie complesse
Terrazzi fluviali: superfici pianeggianti delimitate da scarpate che sono il risultato
dell’incisione operata dai corsi d’acqua nei sedimenti alluvionali stessi.
Le superfici spianate dei terrazzi possono considerarsi come i residui di vecchi alvei, mentre le
scarpate che le delimitano rappresentano le diverse fasi erosive.
La loro formazione può essere associata a fasi alterne di erosione e deposito dovute a
variazioni del livello del mare (e quindi della pendenza), movimenti tettonici o vicende
climatiche.
Coppia di terrazzi fluviali
EROSIONE E SEDIMENTAZIONE
Morfologie complesse
Formazione dei terrazzi fluviali
Un abbassamento relativo del livello di base per sollevamento regionale o un aumento
notevole delle precipitazioni portano ad un incremento della capacità erosiva.
Dopo tali eventi il corso d’acqua forma una nuova pianura lasciando ai suoi lati una coppia di
terrazzi alluvionali.
Prima del sollevamento
Sollevamento
Dopo il sollevamento
EROSIONE E SEDIMENTAZIONE
Morfologie complesse
EROSIONE E SEDIMENTAZIONE
Morfologie complesse
Le foci: ultimo tratto di un corso d’acqua dove la corrente rallenta e vengono depositati tutti i
materiali che ancora trasporta (la granulometria, in generale, diminuisce verso l’alto mare).
La forma di accumulo che si genera è quella del delta fluviale (dalla lettera greca delta, ).
Importanza: agricoltura e insediamenti
Luoghi di formazione: aree dove i movimenti marini sono troppo deboli per disperdere
l’apporto di detrito.
Dove invece i movimenti marini hanno la forza di smantellare l’interramento fluviale, i corsi
d’acqua presentano foci larghe ad imbuto, libere da detriti, dal nome di estuari.
Esempi di delta: Nilo, Mississippi, Orinoco, Yangtze, Po (avanzamento: 35 Km in 2000 anni)
Esempi di estuari: Rio delle Amazzoni, Congo, San Lorenzo, Adige
EROSIONE E SEDIMENTAZIONE
Morfologie complesse
Delta del Mississippi
Delta del Nilo
EROSIONE E SEDIMENTAZIONE
Morfologie complesse
Estuario del Fiume Congo
Estuario del San Lorenzo
EROSIONE E SEDIMENTAZIONE
Morfologie complesse
Estuario dell’Adige
Delta del Po