Le acque provenienti da precipitazioni, dallo scioglimento di neve e ghiacci, o dalle sorgenti, finiscono prima o poi per confluire in un corso d’acqua.
Il corso d’acqua costituisce un elemento fondamentale in gran parte dei paesaggi terrestri, ad eccezione delle aree più aride o estremamente fredde, dove non si sviluppano veri e propri processi morfogenetici legati a questo agente.
I corsi d’acqua agiscono come agenti di mobilizzazione, svolgendo tre principali funzioni:
- erosione
- trasporto
- sedimentazione
Le acque superficiali costituiscono il bacino idrografico, che si definisce come un area limitata da uno spartiacque che convoglia tutte le acque che essa scorrono nell’asta fluviale principale, se invce consoderiamo anche le acque sotterranee, ossia quelle che si infiltrano in profondità e che scorrono attraverso le rocce, parliamo di bacino idrogeologico
Il bacino idrografico è delimitato da una linea di spartiacque che separa il bacino considerato da quelli limitrofi.
Lo spartiacque
Possiede le seguenti caratteristiche:
1. Unisce i punti a maggior quota posti tra due impluvi limitrofi
2. Non taglia mai un corso d’acqua
3. È una linea chiusa: inizia in un punto e termina nello stesso punto; in genere si considera come sezioni di chiusura del bacino idrografico la confluenza del corso d’acqua
4. Non coincide mai con una isoipsa, ma taglia le isoipse nei punti di massima curvatura
5. Lungo le linee di cresta deve passare nel mezzo delle curve chiuse e toccare gli eventuali punti quotati ivi presenti
6. È una linea di minima pendenza e quindi congiunge le isoipse lungo la maggiore distanza
Le azioni morfologiche dirette dei corsi d’acqua si manifestano nei letti o alvei fluviali.
Gli alvei sono caratterizzati da:
| PARAMETRO | DEFINIZIONE | RELAZIONI |
| Lunghezza (L) |
Distanza tra sorgente e foce | L = dSF |
| Larghezza (l) |
Distanza tra gli argini | l = da |
|
Profondità |
Differenza di quota tra livello ad alveo pieno e quota del fondo | hw = qwmax – qfondo |
| Pendenza (i) |
Rapporto tra differenza di quota tra sorgente e foce e lunghezza del corso d’acqua. | i = Δh / L |
| Velocità (v) |
esprime la distanza percorsa dall’acqua nell’unità di tempo (m/s). raggio idraulico (R) C = coeff. di Chezy che dipende dalle forze di attrito) a = coeff. di Manning che dipende dalla rugosità del letto) |
R = A/B |
| Portata (Q) |
V volume d’acqua che passa in una sezione (A) nell’unità di tempo (m3/s) | Q = Av |
I limiti dell’alveo possono essere ben definiti dalle sponde (o argini), ma possono talvolta risultare morfologicamente più sfumati, nel caso ad esempio di passaggio graduale tra alveo e piana inondabile.
Il limite dell’alveo si fa coincidere con il cosiddetto «livello ad alveo pieno (bankfull)», cioè quel livello idrometrico
associato alla massima portata che può essere contenuta in alveo senza il verificarsi di fenomeni di esondazione al di fuori delle sponde.
In un canale senza perdite o apporto di acqua è verificata l’equazione di continuità: se il canale si restringe aumenta la velocità, viceversa, se il canale si allarga diminuisce la velocità
Nei letti fluviali le acque scorrono in genere con moto turbolento.
Il flusso turbolento può essere:
flusso lento (Streaming flow)
flusso veloce (Shooting flow)
flusso in caduta libera (Plungingflow)
Il tratto montano presenta pendenze elevate, la sezione delle valli fluviale è generalmente stretta e profonda, mentre il materiale solido presenta dimensioni rilevanti. Il carattere del corso d’acqua è spiccatamente torrentizio.
Il tratto medio-vallivo presenta un alveo poco inciso, ampio e spesso ramificato, con andamento planimetrico variabile nel tempo. Il materiale solido ha dimensioni ridotte rispetto al tratto montano.
Il tratto vallivo del corso d’acqua presenta pendenze contenute ed un percorso tortuoso, spesso meandriforme. La sezione della valle fluviale è in genere larga e poco profonda con
dimensioni contenute del materiale solido presente nel corso d’acqua.
Regime
Il tratto montano presenta pendenze elevate, la sezione delle valli fluviale è generalmente stretta e profonda, mentre il materiale solido presenta dimensioni rilevanti. Il carattere del corso d’acqua è spiccatamente torrentizio.
Il tratto medio-vallivo presenta un alveo poco inciso, ampio e spesso ramificato, con andamento planimetrico variabile nel tempo. Il materiale solido ha dimensioni ridotte rispetto al tratto montano.
Il tratto vallivo del corso d’acqua presenta pendenze contenute ed un percorso tortuoso, spesso meandriforme. La sezione della valle fluviale è in genere larga e poco profonda con
dimensioni contenute del materiale solido presente nel corso d’acqua.
Le variazioni delle portate di un corso d’acqua nell’arco dell’anno costituiscono il suo regime.
I corsi d’acqua possono essere distinti in:
Effimeri
L’acqua fluisce durante gli eventi di pioggia e per breve tempo (spesso in canali non ben definiti);
Intermittenti
L’acqua scorre in genere durante la stagione umida;
Perenni
L’acqua scorre tutto l’anno.
Il regime dipende anche dal tipo di alimentazione:
ALIMENTAZIONE GLACIALE: Portate massime estive e quasi nulle quelle invernali
ALIMENTAZIONE NIVALE: Portate in rapida crescita in primavera e che diminuiscono con la riduzione di copertura nevosa dopo il massimo di fusione estivo
ALIMENTAZIONE PLUVIALE Portate massime nella stagione piovosa o in occasione di eventi pluviometrici estremi (es: fiumare). Le magre possono essere amplificate se estive (max evapotraspirazione)
ALIMENTAZIONE SORGIVA Le portate dipendono dalle caratteristiche delle sorgenti (a portata costante per bacini idrogeologici di grandi dimensioni o addirittura intermittenti per piccoli bacini idrogeologici)
Le portate di un corso d’acqua variano nel tempo in funzione dei fattori che determinano la sua alimentazione e oscillano intorno a valori medi che vengono definiti
Si parla di:
‐ PORTATE DI PIENA (quando sono più elevate dei valori di regime)
‐ PORTATE DI MAGRA (quando le portate sono più basse dei valori medi)
Misure di portata
Nelle stazioni attrezzate le portate vengono normalmente misurate mediante idrometro uno strumento che, attraverso opportune curva di taratura permette di determinare la portata o in continuo (idrometri registratori) o semplicemenete dal rilevamento delle altezze del pelo d’acqua su una opportuna scala graduata (altezza idrimetrica).
Energia dei corsi d’acqua
La capacità di un corso d’acqua di erodere/trasportare/sedimentare (ovvero la sua azione morfologica) dipende dalla sua energia
Et = 𝒎𝒗𝟐 /𝟐 = 𝒎𝑪𝟐𝒓𝒊/2
Sostituendo la velocità con l’equazione di Chezy.
Et (energia “totale”) di un flusso idrico in movimento può essere così scomposta :
Et = Ed + En
En = Et -Ed
dove
Ed = energia dispersa per vincere gli attriti e trasportare il carico
En = energia netta, spendibile dal corso d’acqua per assumere in carico particelle dal fondo, ovvero capacità erosiva di una corrente (azione idraulica, erosione in senso stretto)
SE Et > Ed ⇒ En > 0 (EROSIONE)
il corso d’acqua assume in carico del nuovo materiale di conseguenza aumenterà l’energia necessaria al trasporto (Ed) fino al raggiungimento del valore dell’Et cioè Et = Ed e quindi En ≅ 0
SE Et = Ed ⇒ En = 0 (TRASPORTO)
SE Et < Ed ⇒ En = 0 (SEDIMENTAZIONE)
Quando En < 0 avviene sedimentazione e il corso d’acqua abbandona parte del suo carico di conseguenza diminuirà l’energia necessaria al traporto (Ed) fino al raggiungimento del valore Et ≅ Ed e quindi En = 0.
In entrambi i casi l’energia netta tende a zero.
Quando En → 0 si verificano quelle condizioni che non determinano né erosione né sedimentazione.
La velocità necessaria ad erodere un elemento è maggiore di quella necessaria trasportarlo.
Il diagramma Hjulstrom di che rapporta la velocità del corso d’acqua con la sua capacità di erodere/trasportare /sedimentare funzione in della granulometria delle particelle
In pratica mostra come le velocità critiche di erosione debbano essere raggiunte per mettere in sospensione particelle di una determinata dimensione e come le particelle vengano depositate quando raggiungono le loro velocità di caduta.
Tanto più piccole sono le particelle tanto maggiore deve essere la velocità per eroderle ma, una volta prese in carico servono velocità minori per trasportarle.
Profilo longitudinale e profilo di equilibrio
Rappresenta l’andamento altimetrico dell’alveo dalla sorgente alla foce. In un bacino fluviale i corsi d’acqua scendono dalle zone di testata, più acclivi, verso le zone più basse via via meno pendenti, fino alla foce in mare. Nelle prime fasi dell’evoluzione fluviale il profilo longitudinale può presentarsi irregolare con zone meno pendenti alternate a gradini e salti, dovuti all’affioramento sul letto di rocce a diversa erodibilità.
L’erosione verticale operata da un corso d’acqua tende a far diminuire col tempo la pendenza dell’alveo e di conseguenza questa diminuzione di pendenza fa diminuire la capacità erosiva del corso d’acqua stesso. Oltre un certo limite di pendenza l’erosione si arresta e subentrano processi di sedimentazione.
Col tempo il corso d’acqua tende a regolarizzare il suo profilo longitudinale che viene ad assumere la forma di una curva tangente alla foce, concava verso l’alto e con pendenza via via decrescente da monte verso valle.
Il profilo di equilibrio e quella condizione di equilibrio del corso d’acqua per cui non vi è né erosione né sedimentazione ma solo trasporto. [Et = Ed >> En = 0]
Livelllo di base dei corsi d’acqua
Il profilo di equilibrio è riferito ad un punto fisso di riferimento definito livello di base, al di sotto del quale il corso d’acqua non può più approfondire il proprio alveo.
Il mare è il livello di base generale, anche se vi sono livelli di base locali (lago, diga, sbarramento da frana). Per un corso d’acqua secondario, che confluisce in uno principale, il livello di base è rappresentato dalla quota della confluenza.
Le variazioni del livello di basesono tra le cause di variazione del profilo longitudinale dei corsi d’acqua nel tempo.
Aktre cause di variazione del livello di base sono:
- fenomeni di sbarramento
- movimenti tettonici
- variazioni di portata
- variazioni nel trasporto solido
- variazioni della rete idrografica‐azioni antropiche
| EROSIONE | TRASPORTO | SEDIMENTAZIONE |
| EROSIONE IN SENSO STRETTO Prelievo ed assunzione in carico di materiale detritico dal fondo o dalle sponde del letto fluviale |
GALLEGGIAMENTO Trasporto di materiale con peso specifico più leggero di quello dell’acqua (vegetali, pomici, ghiaccio) |
|
| ABRASIONE / EVORSIONE Azione meccanica conseguente all’urto dei materiali detritici trasportati dalla corrente. Dipende dalla quantità e dalla granulometria dei materiali trasportati. In particolare l’evorsione l’azione meccanica legata agli impatti dei materiali ciottolositrasportati in presenza di moti vorticosi della corrente.EVORSIONE Particolare forma di erosione turbinosa, osservabile nei condotti artificiali e nei corsi sotterranei nei quali l’scqua scorre sotto forte pressione, riempiendo tutto il canale. Si manifestano, in presenza di ostacoli disposti in modo particolare, vortici nei quali si esplica l’effetto erosivo sulle pareti. Il risultato finale è l’escavazione di nicchie di evorsione. |
SOLUZIONE Trasporto di sostanze solute nell’acqua |
|
| CAVITAZIONE Azione meccanica esercitata dall’acqua sulle sulle pareti e alla base dell’alveo, dovuta a bollicine di vapore acqueo che si formano per brusche variazioni di pressione idrica |
SOSPENSIONE Trasporto di materiale nell’acqua |
|
| DEGRADAZIONE Complesso di fenomeni morfogenetici legati alla presenza del corso d’acqua (Processi di degradazione meteorica sia fisici che chimici) |
SUL FONDO Trasporto di materiale alla base del corso d’acqua. Può essere per rotolamento/trascinamento/saltazione |
L’erosione fluviale si manifesta sia come erosione in profondità (o incisione lineare, appofondimento vallivo) sia come erosione laterale (o erosione di sponda, ampliamento vallivo) sia come erosione regressiva (allungamento vallivo)
Catture fluviali
Nell’evoluzione delle reti idrografiche, i processi di erosione regressiva sono spesso responsabili di fenomeni di cattura fluviale.
Questi si attivano quando due corsi d’acqua drenanti bacini limitrofi presentano una diversa capacità erosiva, dovuta a una diversa pendenza o a una diversa portata, oppure si trovano ad incidere rocce adiverso grado di erodibilità.
Il corso d’acqua più attivo tende ad incidere più profondamente il suo letto e, per effetto dell’erosione regressiva, l’approfondimento si ripercuote su tutta la rete idrografica, con conseguente arretramento della testata. Questo processo determina un progressivo spostamento della linea spartiacque che separa i due bacini limitrofi, fino aquando questa viene intaccata e il corso d’acqua a maggiore capacità erosiva intercetta l’alveo di quello con capacità erosiva minore. Quest’ultimo viene così catturato, ovvero la sua porzione a monte del punto in cui esso viene intercettato subisce una deviazione, con un brusco gomito (gomito di cattura), verso il corso d’acqua con maggiore capacità erosiva.
Erosione regressiva
Erosione fluviale che a partire da un punto qualsiasi del letto fluviale si propaga verso monte facendo retrocedere il letto stesso. Dipende strettamente da variazione di portata e variazione del livello di base.
TRASPORTO PER GALLEGGIAMENTO Trasporto di materiale con peso specifico più leggero di quello dell’acqua (vegetali, pomici, ghiaccio) SOLUZIONE Trasporto di sostanze solute nell’acqua SOSPENSIONE Trasporto di materiale nell’acqua SUL FONDO Trasporto di materiale alla base del corso d’acqua. Può essere per rotolamento/trascinamento/saltazione
*** IN COSTRUZIONE ***
