ECOSISTEMA FIUME
Introduzione
Questa dispensa è rivolta in primo luogo agli insegnanti che hanno partecipato al progetto "Aule
Verdi", scegliendo il modulo didattico "ecosistema fiume". Di seguito infatti si troveranno dei
richiami a quanto svolto dagli operatori durante gli incontri in classe con gli studenti e proposte di
approfondimento. Scopo di questa dispensa è quello di permettere agli insegnanti che lo ritengano
opportuno di effettuare altre attività inerenti il tema dell'ecosistema fiume, in modo tale da conferire
continuità didattica agli incontri con gli operatori.
Dunque la presente dispensa non vuole certo sostituirsi a testi specialistici completi.
Di seguito verranno descritti alcuni concetti base, verranno proposte alcune attività (da svolgere sia
all'aperto che in classe).
La struttura di questa dispensa prevede dunque, per ogni argomento affrontato, una piccola
introduzione teorica, seguita da proposte di applicazioni pratiche.
1. Definizione di ecosistema e di fiume.
1.1. Parte teorica.
L'ecosistema comprende:
-
Una parte non vivente (biotopo), costituita da fattori abiotici che determinano le caratteristiche
fisico - chimiche dell'ambiente. Nel caso del fiume particolare importanza assumono le seguenti
componenti abiotiche: temperatura, concentrazione di ossigeno; sali minerali, ecc.
-
Una parte vivente (biocenosi), costituita dalle specie vegetali e animali presenti nel territorio
considerato (caratterizzato da un determinato biotopo).
L'ecosistema è costituito dalle relazioni reciproche tra biocenosi e biotopo. In questo modo le due
principali componenti dell'ecosistema evolvono insieme, formando un solo sistema ecologico.
Il fiume è un corso d'acqua con caratteristiche particolari: ha una portata relativamente costante (la
portata del fiume non deve mai scendere sotto 1 metro cubo al secondo); il materiale trasportato da
un fiume è rappresentativo di più bacini: ad esempio i sassi del greto hanno origine diversa (es. sassi
di origine sedimentaria e sassi di origine ofiolitica).
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- caratteristiche fisiche di un fiume
I corsi d’acqua traggono le loro principali fonti di acqua dalla pioggia e acqua di scioglimento di
ghiacciai e nevai. Una parte di acqua derivata dalle precipitazioni rievapora, una certa percentuale
viene utilizzata dalla vegetazione (assorbita dalle radici e intercettata dalle foglie) ed un’altra
penetra nel suolo (fig.1).
a: precipitazioni (pioggia, neve, grandine, rugiada, brina)
b: deflusso superficiale
c: infiltrazione:
d: deflusso sotterraneo con risorgive;
e: deflusso sotterraneo con recapito al mare;
f: evaporazione dal suolo;
g: evapotraspirazione;
h: evaporazione dal mare;
i: acque magmatiche o iuvenili;
J: infiltrazioni profonde.
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La quantità di afflussi di acqua piovana in un corso d’acqua è quindi influenzata da cause
biologiche (vegetazione), da cause strutturali (litologia) e da cause morfologiche (forme del
territorio).
Se per esempio il versante di una valle fluviale è boscoso, solo il 30% dell’acqua andrà ad
alimentare il corso d’acqua; al contrario se è privo di vegetazione, la percentuale aumenterà
notevolmente raggiungendo il 70%.
Anche la natura del substrato e la disposizione degli strati può condizionare il movimento delle
acque.
A tal proposito è necessario distinguere la natura dei sedimenti: quelli permeabili come calcari,
sabbie, arenarie si lasciano attraversare dall’acqua, quelli impermeabili come l’argilla, al contrario
ne bloccano il passaggio.
Quando l’acqua penetra nel suolo, una parte di esse va in profondità attraversando strati di roccia
superficiali. Il cammino di queste acque sotterranee si ferma quando arriva in contatto con strati di
roccia impermeabile. A questo punto si formano laghi o fiumi sotterranei che costituiscono delle
riserve d’acqua chiamate falde acquifere o acquiferi. Si tratta dì veri e propri contenitori fisici
naturali nei quali l’acqua si sposta a velocità ridotta (dell’ordine di metri o chilometri all’anno)
attraverso gli strati rocciosi. Si distinguono due tipi di falde:
artesiane: quando sono comprese tra due strati di terreno impermeabile entro i quali l’acqua è in
pressione;
freatiche: quando lo strato impermeabile è solo quello inferiore e il livello dell’acquifero può
oscillare liberamente.
Quando una falda giunge in superficie si crea una sorgente. Dalle sorgenti si originano i ruscelli,
che confluendo tra loro formano i torrenti e fiumi . Esiste una distinzione precisa tra torrenti da e
fiumi. Si definiscono torrenti i corsi d’acqua con portata che può essere inferiore a 1 m3/sec, mentre
per i fiumi la portata è sempre superiore a 1 m3/sec. In realtà tali definizioni non sono così nette. Per
esempio il Trebbia è definito fiume, ma spesso durante la stagione estiva lo vediamo
completamente asciutto nel tratto di pianura. Tuttavia si deve considerare che in pianura ci sono
molte derivazioni delle acque del Trebbia, per scopi irrigui o industriali. Per questo motivo, quando
si deve decidere se un corso d’acqua è un fiume o un torrente, si deve calcolare la portata “reale”,
calcolo tanto più difficile in quanto non ci si può basare su dati “reali”.
Nel letto di un corso d’acqua arrivano quindi le acque di altri fiumi e torrenti, che sono detti
affluenti. Essi si distinguono in affluenti di destra e di sinistra a seconda della loro provenienza
rispetto ad un osservatore che pone le spalle alla sorgente e che guarda verso la foce del corso
d’acqua.
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Alcune definizioni fondamentali
Bacino idrografico
Il territorio che raccoglie le acque di precipitazione e le fa confluire in un stesso corso d’acqua è
detto bacino idrografico.
I limiti di questo territorio sono rappresentati da linee ideali chiamate di spartiacque. Queste linee
coincidono con i crinali che, correndo sulla sommità dei rilievi, separano un bacino dall’altro. Per il
fiume Trebbia, si individuano lo spartiacque Trebbia-Nure, Trebbia-Tidone e lo spartiacque
principale, individuato nel tratto di crinale principale, che divide il bacino padano dal bacino
ligure.
Bacino idrogeologico
Il bacino idrografico di un fiume ha dimensioni molto varie e si suddivide in tanti bacini minori
quanti sono gli affluenti del fiume.
Le acque che cadono in un bacino idrografico non alimentano necessariamente il proprio corso
d’acqua, infatti esse possono confluire per via sotterranea in un altro bacino: questo dipende dal tipo
di litologia di un territorio. E’ il caso frequente di rocce permeabili giacenti su rocce impermeabili
che, per l’assetto stratigrafico, trasferiscono parte delle acque di infiltrazione ad un bacino attiguo.
In questo caso si parla di bacino idrogeologico i cui limiti non sono più rappresentati dalle linee di
crinale ma da linee di spartiacque sotterranee
Bacino idrografico
Spartiacque
superficiale
Strato di roccia
permeabile
Spartiacque sotterraneo
Alveo
Falda
acquifera
Strato di roccia impermeabile
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Reticolo idrografico
Il corso d’acqua principale, alimentato dagli apporti dei corsi d’acqua minori, gli affluenti,
costituisce la rete idrografica che è l’insieme delle linee d’impluvio.
Gli affluenti possono essere suddivisi in diversi ordini (1°, 2°, 3°, ecc.) e la loro importanza cresce
con l’aumentare del numero d’ordine.
Lo studio della rete idrografica presenta uno scopo pratico: è possibile valutare l’evoluzione delle
reti idrografiche nel tempo e l’entità dell’erosione dovuta ad un corso d’acqua. Le reti idrografiche
hanno andamenti particolari a seconda delle caratteristiche litologiche delle aree che attraversano ed
in particolare si osserva che si presentano più articolate su terreni impermeabili e assai meno su
quelli permeabili .
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Azioni evolutive del fiume.
I corsi d’acqua non mantengono costantemente la loro fisionomia, ma variano nel tempo il loro
aspetto. Le variazioni possono essere lente e graduali; in questo caso si parla del passaggio da uno
stadio giovanile a uno maturo. Le variazioni della fisionomia di un corso d’acqua sono causate dal
fiume stesso attraverso alcuni processi evolutivi:
Erosione
Quando si parla di erosione fluviale in realtà vengono considerati diversi fenomeni.
.
Distinguiamo tra: erosione in senso stretto, cavitazione, degradazione, abrasione.
1.
erosione fluviale: si intende il prelievo e l’assunzione in carico di materiale detritico mobile
dal fondo o dalle sponde di un letto fluviale. Perché si possa avere assunzione in carico dì
materiale, l’energia cinetica della corrente deve superare la forza di gravità, di inerzia, di
attrito e coesione che tendono a mantenere ferme le particelle detritiche.
2. Per cavitazione fluviale: si intendono le azioni meccaniche esercitate dalle bollicine di acqua
che si formano per brusche variazioni della pressione idrica, ad esempio per aumento della
velocità dell’acqua. Gli effetti meccanici della cavitazione non sembrano importanti nel
quadro generale dell’erosione fluviale.
3. Per degradazione fluviale: si intende tutto il complesso dei fenomeni legati alla presenza di
un corso d’acqua: ad esempio la frammentazione delle rocce del letto per processi fisici come
la gelivazione o chimici come l’idrolisi; oppure i fenomeni franosi sulle rive dovuti allo
scalzamento al piede e così via.
4. Per abrasione fluviale si intende l’azione meccanica conseguente all’urto dei materiali
detritici trasportati dalla corrente. Sono soprattutto i materiali più grossolani ad esercitare
questo tipo di azione a cui si deve anche la formazione delle marmitte, cavità scavate nella
roccia a forma di paiolo con diametri che possono raggiungere un paio di metri.
Trasporto
Il carico fluviale che dipende dalla litologia del bacino idrografico, dalla copertura vegetale sui
versanti, dalla portata, dalla velocità della corrente ecc., è costituito da materiali in soluzione, da
materiali in sospensione e dal carico di fondo.
1. Materiali in soluzione. Le sostanze disciolte possono essere di diverso tipo: organiche,
come acidi e sali umici che derivano da esseri viventi, oppure inorganiche come anidride
carbonica, calcio, silice, sodio, etc. Le prime possono dare una certa colorazione all’acqua,
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le seconde una certa salinità, I materiali in soluzione fanno parte del fluido solvente e perciò
vengono trasportati dall’acqua seguendo le sue modalità dì movimento.
2. Materiali in sospensione. In sospensione vengono trasportati soprattutto le particelle di
dimensioni minori come argille e limi. (diametro inferiore a 0,006 cm)
Questi materiali costituiscono la “torbida” e colorano intensamente le acque di alcuni fiumi.
Anche materiali trasportati in sospensione seguono i movimenti dell’acqua. Le variazioni della
velocità possono determinare prelievo o decantazione delle particelle. I materiali con peso
specifico inferiore a quello dell’acqua come resti vegetali e le pietre pomici vengono trasportati
per galleggiamento.
3.
Carico di fondo. Il carico di fondo è formato da materiali di dimensioni diverse: sul fondo
dell’alveo si muovono sabbie, ghiaie ciottoli e blocchi che possono raggiungere anche
qualche metro di diametro. Il trasporto del carico di fondo può avvenire per saltazione (per i
materiali di dimensione minore), rotolamento (medie dimensioni), strisciamento (piccole
dimensioni).
In base al diametro dei materiali possiamo operare la seguente classificazione:
Tipo di sedimento
Dimensioni
Massi
Oltre 26 cm.
Ciottoli
Da 6.5 a 26 cm
Ghiaia
Da 0.2 a 6.5 cm
Sabbia
Da 0.006 a 0.2 cm
Limo, argilla
Meno di 0.006 cm
Un torrente di montagna trasporta gran parte del proprio carico in sospensione e come carico di
fondo, mentre solo una minima parte, è trasportata in soluzione; diversamente si comporta il fiume
in pianura che trasporta 3/4 del proprio carico in soluzione, il resto in sospensione, mentre è quasi
nullo il carico di fondo.
La competenza di una corrente indica la dimensione massima del sedimento che una corrente, in
relazione alla sua velocità, può trasportare in sospensione o su1 fondo.
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Materiali che galleggiano. Acqua limpida
Materiali in sospensione (limo, argilla)
Acqua torbida
saltazione
Strisciamento
Rotolamento
Deposito
Quando l’energia cinetica della corrente risulta minore di quella necessaria per vincere gli attriti e
per trasportare il carico, il corso d’acqua è costretto ad abbandonare i detriti in eccesso e quindi
deposita.
La sedimentazione è un processo selettivo, inizia cioè con i materiali più grossolani coinvolgendo
successivamente quelli più finì e, in genere, procede da monte a valle e dal centro del letto alla
periferia. Tuttavia, vari fattori come ad esempio il regime del corso d’acqua, influenzano la
deposizione, in uno stesso punto del letto, di detriti di dimensioni diverse.
La forma del fiume
La forma, o profilo morfologico di un fiume, segue regole ben precise. Una corretta analisi
morfologica del fiume prevede la suddivisione del corso d’acqua in tre parti, ognuna caratterizzata
da proprietà diverse:
Corso superiore.
Si definisce corso superiore di un fiume il suo tratto iniziale, partendo dalla sorgente. La
caratteristica principale di questa parte di fiume è dato dal suo regime idrico, che qui viene
denominato regime torrentizio, vista la dimensione piccola del letto del fiume, simile a quella
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di un torrente.. Ci si trova nel tratto montano del fiume, e quindi la pendenza del territorio è
elevata. Questo rende il percorso dell’acqua particolarmente tumultuoso. L’alta velocità della
corrente conferisce all’acqua un’elevata energia potenziale, che si trasforma in energia
meccanica quando l’acqua entra in contatto con le sponde, attuando così una forte erosione. Per
questi motivi i fiumi, nei tratti montani, scavano valli molto strette e ripide, con un profilo a “V”
molto accentuato (le valli di origine glaciale hanno un profilo ad “U”). In questo tratto si
immettono nel corso d’acqua principale numerosi affluenti. Quando l’affluente si immette nel
corso d’acqua principale rallenta bruscamente la velocità della corrente (l’affluente trova
l’opposizione esercitata dall’acqua del fiume che riceve le acque), e di conseguenza aumenta
notevolmente l’attività di deposito dei sedimenti trasportati. Si forma così il cono alluvionale.
Corso medio.
Allo sbocco in pianura il fiume rallenta il suo corso, depone parte del carico e forma un grande cono
alluvionale con pendio quasi impercettibile. Siamo nella zona pedemontana ed il tipico tracciato
disegnato dal fiume in questo tratto è quello anastomizzato.
Più in basso, la regione diviene ancora più pianeggiante (piana alluvionale) ed in essa il tracciato
fluviale è spesso meandriforme (tracciato a meandri).
In questo tratto è inoltre possibile che il fiume scorra in posizione elevata rispetto alla pianura
circostante; ciò è dovuto alla presenza degli argini artificiali che, opponendosi allo straripamento
delle piene, obbligano il fiume a deporre il proprio carico all’interno dell’alveo per cui si parla di
alveo pensile.
1.
Tracciato anastomizzato. All’imbocco della pianura, l’abbassamento della velocità della
corrente, conseguente sia alla diminuzione di pendenza, sia all’allargamento dell’alveo ordinario,
determina una caduta dell’energia fluviale e quindi l’abbandono di gran parte dei sedimenti
trasportati.
Il corso d’acqua è obbligato a cercarsi una via tra i propri depositi alluvionali, in prevalenza
ghiaie e sabbie, divaga, si fraziona in tanti piccoli bracci e dà luogo ad una miriade di tracciati di
piccole dimensioni e non bene delimitati.
Questa rete di canali, separati gli uni dagli altri da isole e barre più o meno ricoperte da arbusti e
spesso sommerse da acque più alte o dalle piene, prende il nome dì tracciato anastomizzato.
2.
Tracciato a meandri. I meandri sono giri sinuosi, più o meno uguali tra loro, effettuati dal
fiume che così disegna delle curve via via sempre più strette
Perché si formino i meandri è necessario che la velocità della corrente sia tale da realizzare
l’azione di erosione su una riva (riva concava) e di sedimentazione sull’altra (riva convessa).Altra
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condizione necessaria per la formazione del meandro è la presenza tra i sedimenti trasportati
dell’acqua di argilla. L’argilla. Per le sue dimensioni e per le sue caratteristiche fisico-chimiche,
funge da “cemento” per i sedimenti più grandi depositati sulla riva convessa, e quindi permette
alla riva stessa di avere una certa stabilità
Il meandro si forma quando il corso d’acqua incontra un ostacolo sul suo percorso, e quindi lo
supera “girandoci attorno”.
Il meandro è in continuo sviluppo; con il tempo l’erosione della riva convessa e il deposito sulla
riva concava rendono la curva sempre più stretta, fino a che non si chiude a formare un anello
d’acqua con in mezzo un’isola. L’acqua scorrerà verso valle seguendo il tragitto più breve e
quindi abbandona il meandro, che così muore (in gergo il meandro morto è denominato
“mortizza”.
Corso inferiore.
Il viaggio del fiume termina alla foce, ovvero nel punto di sbocco del corso d’acqua in un bacino
lacustre o marino.
Si distinguono due diversi tipi di foce: a delta e ad estuario.
Quando il fiume arriva alla foce perde gran parte della sua energia e quindi deposita il proprio
carico (per lo più sabbia fine, limi e argille). Questi materiali, così depositati, costituiscono il delta
la cui forma (lobata, a ventaglio, arrotondata) dipende da diversi fattori come ad esempio: la densità
dell’acqua, la portata solida fluviale, la presenza di correnti marine e il prevalere delle azioni del
mare su quelle del fiume, In quest’ultimo caso, ovvero quando le azioni del mare prevalgono su
quelle del fiume, detriti deposti vengono continuamente erosi e quindi si forma un estuario cioè un
semplice allargamento triangolare, a imbuto, della foce del fiume.
Parametri fisici di un fiume
Il fiume presenta caratteristiche fisiche differenti a seconda che si consideri nei suoi diversi tratti:
alto, medio, basso corso. I fattori che ne influenzano queste caratteristiche sono: velocità della
corrente, natura del fondo, ossigeno disciolto, ph, durezza, irraggiamento, torbidità, solidi
sospesi.ecc.
Velocità della corrente
La velocità della corrente varia a seconda della morfologia del pendio. Scendendo dal tratto alto del
fiume verso quello basso, si nota una diminuzione legata alla minore inclinazione del versante. Le
correnti veloci erodono maggiormente il letto del fiume.
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Natura del fondo
Il substrato rappresenta una variabile molto importante. Generalmente le dimensioni dei massi
diminuiscono dalla sorgente alla foce a causa della continua azione di erosione. Rocce e grandi sassi
si trovano in presenza di corrente molto veloce. Ciottoli grandi e medi misti a ghiaia, con corrente
veloce; ghiaia e sabbia con corrente media; sabbia e fango con corrente lenta. Anche la forma del
materiale trasportato cambia nei diversi tratti del corso d’acqua; essi sono infatti più spigolosi a
monte e più arrotondati a valle.
Temperatura
La temperatura di un corso d’acqua dipende da moltissimi fattori: i principali sono l’altitudine, la
temperatura dell’aria, l’intensità della radiazione solare.
Se la sorgente di un fiume è localizzata in profondità, la temperatura dell’acqua sarà maggiore della
temperatura dell’aria, mentre se la sorgente è localizzata più in alto (o se è un ghiacciaio), sarà più
bassa.
Ossigeno
La quantità di ossigeno nell’acqua influenza direttamente la presenza di specie animali. Più l’acqua
è ossigenata, più si sviluppano le comunità batteriche in grado di depurare il fiume dalla presenza di
inquinanti di origine organica. In generale si può dire che la presenza di ossigeno nell’acqua
diminuisce all’aumentare della temperatura. Inoltre dove il corso d’acqua è più turbolento
(solitamente nel tratto montano), la quantità di ossigeno è più elevata, visto che c’è un maggior
contatto tra aria e acqua (quando sotto una piccola cascata si vedono le bolle, queste sono bolle
d’aria che danno ossigeno all’acqua.
Portata
Per portata (Q) si intende il volume di acqua (V) che attraversa una data sezione (s) nell’unità di
tempo (t):
Q= Vs (m3/sec)
La portata
varia lungo il corso del fìume: aumenta dalla sorgente alla foce e, per una stessa sezione,
varia nel tempo aumentando generalmente in concomitanza delle precipitazioni.
Nell’arco di un anno, per una stessa sezione, si distinguono:
Portata massima, durante la quale si registra la massima espansione dell’alveo che viene detto
letto di inondazione (fiume in piena);
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Portata media, In corrispondenza della quale il letto del fiume è detto ordinario (fiume in
morbida);
Portata minima, caratterizzata appunto dal letto di magra (fiume in magra).
La portata è molto differente da un fiume ad un altro, dipende dalle caratteristiche del clima, dalla
estensione e dalla morfologia del bacino idrografico, da fattori strutturali, etc.
In generale, i corsi d’acqua che mostrano maggiori portate sono quelli con il bacino idrografico più
vasto e che attraversano zone piovose.
Il complesso delle variazioni di portata di un corso d’acqua nell’arco dell’anno è detto regime. In
relazione al modo con cui vengono alimentati, i corsi d’acqua possono essere definiti:
a regime glaciale: i fiumi a regime glaciale sono alimentati essenzialmente dalle acque di fusione
delle nevi e dei ghiacciai. Per questo mostrano le maggiori portate nella stagione estiva e le minori
in quella invernale;
a regime pluvio-nivale: alimentati sia dalle acque di scioglimento di ghiacciai e nevai che dalle
precipitazioni. In questo caso la portata raggiunge valori massimi in due momenti diversi dell’anno,
che corrispondono ai periodi di massima precipitazione. Per i corsi d’acqua dell’Appennino i
periodi sono la primavera (massimo assoluto) e l’autunno (massimo relativo)
a regime pluviale: la portata di questi fiumi dipende solo dalle precipitazioni.
La corrente
In base al punto di osservazione del fiume si possono individuare generalmente due tipo di
scorrimento delle acque superficiali:
1. Moto turbolento: moto tipico della parte montana dei corsi d’acqua, dove la presenza frequente di
massi di grossa dimensione sul fondo e l’elevata pendenza del terreno, rendono lo scorrimento
dell’acqua tumultuoso ed irregolare. In questo tratto la velocità della corrente può raggiungere
valori molto elevati, mentre l’irregolarità del fondo provocano la formazione di molti vortici che
rimescolano continuamente le acque. La velocità della corrente assume valori diversi nei diversi
punti dell’alveo, ma non si possono individuare regole generali che permettono di definire i
punti di massima e minima velocità.
2. Moto laminare: quando il fiume scorre in letti ampi e regolari, dove il terreno è pianeggiante, il
moto dell’acqua è tranquillo. Non si osserva la presenza di vortici o di salti o di discontinuità.
Questo tipo di moto è tipico dei fiumi nel loro tratto pianeggiante, con la dimensione dell’alveo
abbastanza grande e la velocità della corrente contenuta. Si possono individuare a priori i punti
in cui si ha la massima velocità.
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La forza di un fiume.
Il fiume con la sua azione contribuisce a modellare il letto del fiume entro il quale scorre. Per far
questo ha a disposizione diverse azioni: (erosione, trasporto, deposito). Ognuna di queste azioni
richiede una energia. Nei diversi tratti di fiume, in base all’energia posseduta, prevarrà quindi una
delle tre azioni. L’energia del fiume si può determinare matematicamente:
E=QV2
L’energia richiesta da ognuna delle azioni di un fiume è si ricava dal seguente grafico:
Si nota che:
Eerosione>0
Eerosione>Etrasporto;
0,001 mm.<diam. Partic.<0,1mm.
diam. Partic.> 0,1.
Eerosione>Etrasporto
Eerosione circa =Etrasporto
Esedimentazione<Etrasporto
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Parte pratica
Si propone ora il calcolo di alcuni parametri fisici di un fiume. L'attività prevede momenti sia in
ambiente che in classe (elaborazione dei dati, momento rivolto particolarmente alle scuole medie o
ai più grandi delle elementari).
-
Calcolo matematico della sezione di un fiume
Prima parte sul fiume:
Materiale necessario:
-
Almeno due paia di stivali alti;
-
Quattro bastoni appuntiti;
-
Due fili lunghi e leggeri;
-
Pennarelli indelebili;
-
Una bindella e un metro rigido da sarto;
-
Quaderno, biro, matite, gomma;
-
Un cambio (se ci si bagna)
Larghezza dell’alveo fluviale
base
ho
base
h1
base
h2
h3
base
h4
base
h5
base
h6
base
h7
base
h8
base
hn
Perimetro bagnato
Arrivati in riva al greto si sceglie un tratto del fiume poco profondo e rettilineo (scelta che servirà
soprattutto per i calcoli successivi). Si pianta in riva al greto un palo di legno (al confine tra
l'asciutto e il bagnato). Da qui si attraversa il fiume cercando di farlo in modo perpendicolare alla
direzione del corso d'acqua; giunti sull'altra sponda si pianta il secondo palo. I due pali piantati sulle
due rive del fiume vengono collegati dal filo (si avrà cura di tenerlo il più teso possibile). Nel
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frattempo con la bindella si misureranno dieci metri dal palo andando verso valle, e a quella
distanza si faranno le stesse operazioni descritte precedentemente (e di seguito). Tirato il filo con il
pennarello indelebile segneremo una traccia sul filo teso ogni 25 (o 50 centimetri, la scelta la si fa in
base alla larghezza dell'alveo). Sul quaderno verranno segnate le tacche con un numero progressivo
da 0 a n (0 per la tacca sul legno, n per l'ultima tacca). In corrispondenza di ogni tacca con il metro
rigido si misureranno le profondità del torrente.
tacche
Profondità acqua
0
0 cm.
1 (dopo 25 cm)
10 cm. (esempio)
2 (dopo 50 cm.)
18 cm (esempio)
3 (dopo 75 cm.)
20 cm (es.)
N (dopo 4 metri per esempio)
0cm.
Eseguita l'operazione si è in grado di disegnare il profilo del torrente: sul quaderno potremo
costruiremo un grafico rappresentando in ascisse le lunghezze ed in ordinate le profondità.
Per calcolare la sezione si deve osservare che se noi approssimiamo la figura collegando con delle
linee e non con delle curve le diverse profondità, otteniamo delle figure geometriche precise: la
prima e l'ultima sono due triangoli rettangoli, mentre le figure in mezzo sono dei trapezi rettangoli.
Ognuna di queste figure presenta un lato fisso e sempre uguale a 25 centimetri (o al "passo" che
abbiamo decise di tenere). Questo lato lo considereremo come base. Dunque a variare sono solo le
altezze, che rappresentano le profondità del fiume nei diversi punti.
L'area complessiva di questa figura sarà data dalla formula :
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-
Calcolo della velocità della corrente:
Pelo
dell’acqua
Filo di nylon
leggero
Galleggiante
superficiale
Galleggiante
di profondità
Punto di
partenza: x
V (m/s) = d/t
Distanza (d)
Punto di
arrivo: y
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Fissati lungo il corso del fiume due punti (due pali collegati dal filo e disposti sulle due sponde del
torrente), posti ad una distanza (d) nota, che fungono da partenza ed arrivo, è possibile calcolare la
velocità della corrente. Per farlo bisogna prima realizzare il galleggiante, che sarà una pallina legata
insieme ad un'arancia (in questo modo si considererà la velocità del pelo dell'acqua e quella più in
profondità). Ora un ragazzo lascerà il galleggiante un po’ a monte della linea di partenza. Quando il
galleggiante passera sotto il via alcuni ragazzi (starter) grideranno "via" ai cronomen, che così
faranno partire il cronometro. Il cronometro verrà bloccato quando il galleggiante passerà sotto la
linea dell'arrivo.
Fatta questa operazione si può calcolare la velocità della corrente, che sarà data dal rapporto tra la
distanza percorsa dal galleggiante (es. 10 metri) e il tempo impiegato a percorrerlo.
Si effettueranno più misure di velocità (l'errore sperimentale sarà molto elevato), e si calcolerà la
velocità media della corrente.
- Calcolo della portata:
Trovata la sezione e la velocità della corrente, sarà ora possibile calcolare la portata del torrente,
grandezza che rappresenta la quantità di acqua che passa in una data sezione del fiume in un
secondo. Questa quantità sarà data dal prodotto della sezione del fiume per la sezione
Q(m3/sec.) = S(m2)*V(m/sec)
Si potrebbero calcolare altre grandezze fisiche del fiume. Si sono scelte queste perché il loro calcolo
coinvolge tutta la classe (ognuno può svolgere un compito preciso (piantare i pali, cronometrare,
prendere appunti, fare i calcoli, fare i grafici, ecc.) e perché queste misure non richiedono una
strumentazione particolare per il loro calcolo.
Calcolo dei parametri biologici
Campionamento della fauna
Con un colino di grande diametro si preleva un campione di fondo, si lava il contenuto
nell’acqua, si rovescia il contenuto in una vasca e si osservano gli organismi presenti. Con
manuali appositi sarà possibile classificare le specie trovate.
Campionamento quantitativo (fondi ghiaiosi): si dispone una rete di Surber contro la corrente,
si fissa al fondo con pietre di zavorra. Si tolgono i sassi posti all’ingresso della rete, di modo che
gli animali presenti sotto vengono trasportati dalla corrente. Successivamente si rimuove anche
la ghiaia in modo che vengano trasportate anche le larve. Terminato il lavoro si versa il
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contenuto della rete in una vasca di smistamento (rete di Surber: 2 riquadri metallici saldati ad
angolo retto, lato di 33 cm. Si collegano i due riquadri con pezzi di tela che così canalizzano la
corrente nella rete. La rete è un velo di terilene fine (tessuto per tende), o di seta con maglie di
0,3 mm. Questa rete raccoglierà la comunità macrobentonica del fiume (gli animali che vivono
attaccati al fondo), che permette così di calcolare la qualità dell'acqua del fiume tramite il
metodo denominato E.B.I. (Extended Biotic Index). Valutando la composizione della comunità
macrobentonica in un punto del fiume (mediante il campionamento quantitativo) e con l’utilizzo
di tabelle apposite, è possibile risalire allo stato qualitativo del corso d’acqua. Il campione di
fauna prelevato sarà dunque analizzato in loco o in laboratorio, previa una certa velocità nelle
operazioni.
Determinazione della qualità di un fiume 2: I.B.I. (Indice di integrità biotica. Metodo che
considera la composizione specifica della comunità ittica, la ricchezza intraspecifica, la
composizione degli individui in una data specie). Per la realizzazione di questo studio è
necessaria la collaborazione di enti preposti allo studio della popolazione ittica (società di pesca
sportiva, guardiapesca, ecc. Gli indici si suddividono in 3 categorie a cui si assegna un
punteggio. (Ricchezza e composizione in specie, Composizione Trofica, Abbondanza e
condizioni degli individui). Ci sono 12 criteri:
1.
Numero totale di specie ittiche (diminuiscono con il degrado)
2.
Num.tot. sp. Darter (risentono del degrado del fondo es. opere di canalizzazione)
3.
“
sp. Sunfish (sensibili al degrado strutturale)
4.
“
“ Sucker sensibile ad inquinamento chimici; longevi (studi a lungo termine)
5.
“
6.
Proporzione individui greensunfish: specie tolleranti, indice di bassa qualità
7.
Proporzione onnivori indicatori di degrado
sp. Intolleranti prime a risentire delle modificazioni imposte dall’Habitat
8. Proporzione insettivori (indice di buona qualità ecotono ripariale)
9. Proporzione di piscivori (specialisti- Buona salute della comunità ittica)
10. Numero di individui per campione (decresce con il degrado)
11. Prporzione di individui ibridi (cresce con il degrado)
12. Prop. Individui malati o deformi (cresce con il degrado)
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Eseguita l’analisi si definisce l’ordine del corso d’acqua. Si utilizza un grafico già preparato
(Qualità complessiva/ordine fluviale), si colloca la retta individuata nel grafico e si individua la
qualità del corso dacqua (bassa, media, alta)
Conclusioni
Naturalmente le proposte metodologiche presentate sono solo alcune proposte che riteniamo utili ed
applicabili nelle scuole elementari e medie.
La dispensa realizzata ha l'obiettivo di fornire all'insegnante uno strumento operativo concreto,
qualora abbia l'intenzione di proseguire nelle attività svolte con gli operatori del Centro di
Educazione Ambientale durante lo svolgimento del progetto "aule verdi".
Ulteriori proposte di approfondimento
Se l'insegnante ritenesse opportuno approfondire questi argomento anche negli anni successivi,
numerose ed interessanti possono essere le scelte che può effettuare. Di seguito ne elenchiamo
alcuni:
-
Rapporto tra l'uomo e il fiume;
-
Il fiume come risorsa;
-
L'energia del fiume e i suoi utilizzi nel tempo;
-
Stima del carico inquinante potenziale di un fiume;
-
Analisi dei principali parametri biologici e fisici del fiume;
-
Inquadramento normativo relativo al fiume;
-
Studio del territorio attraverso l'osservazione del trasporto del fiume.
Nel caso gli insegnanti fossero disponibili ad approfondire alcuni tra questi temi (o altri non
presenti in questo elenco), gli operatori di Eureka e della Riserva Naturale Geologica del
Piacenziano si
dichiarano fin da ora disponibili per discutere circa la progettazione e la
realizzazione di moduli didattici ad HOC.
In fede,
dott. Emiliano Sampaolo
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