Ga2015 dinamica fluviale
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Transcript of Ga2015 dinamica fluviale
A cura di: STEFANO DAPPORTO
Università degli Studi di Firenze Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
Corso di Laurea Magistrale in Scienze e Tecnologie Geologiche
Corso di Geomorfologia Applicata Prof. Filippo CATANI
DINAMICA FLUVIALE
Anno Accademico 2014-15
ALVEI CONFINATI E NON CONFINATI
Alvei confinati, a fondo fisso (torrenti montani) - morfologia condizionata dai versanti - input di materiale in alveo dai versanti - generalmente incisi nel substrato roccioso
Alvei non confinati, a fondo mobile (corsi d’acqua alluvionali) - privi di condizionamento laterale - rari apporti di materiale dai versanti - elevata mobilità planimetrica e altimetrica
FORME FLUVIALI
bankfull stage
canale barre sponde
pianura inondabile terrazzo
Forme fluviali in alvei a fondo mobile
1. barre laterali; 2. barre di meandro; 3. barre di giunzione o di
confluenza; 4. barre longitudinali; 5. barre a losanga; 6. barre diagonali; 7. onde di sabbia, barre
linguoidi o dune.
TIPI DI BARRE
FORME FLUVIALI
Tipi di alvei fluviali: classificazione di Leopold & Wolman (1957)
• Rettilinei (straight)
• A canali intrecciati (braided)
• Meandriformi (meandering)
In base alle caratteristiche planimetriche:
VARIAZIONI MORFOLOGICHE DEL FONDO
Scala temporale
Progressiva riduzione di pendenza durante un ciclo di erosione
CAUSE DELLE VARIAZIONI MORFOLOGICHE DEL FONDO
FATTORI NATURALI FATTORI ANTROPICI
INTERVENTI IN ALVEO
INTERVENTI A SCALA DI BACINO
Ø Tagli di meandro Ø Restringimenti Ø Dighe Ø Estrazione di inerti
Ø Disboscamenti Ø Rimboschimenti Ø Sistemazioni idraulico- forestali
Ø Urbanizzazione
Ø Variazioni climatiche Ø Variazioni idrologiche Ø Variazioni del livello
del mare Ø Tettonica Ø Fenomeni vulcanici Ø Variazioni copertura
vegetale (a scala di bacino)
Ø Processi di versante
VARIAZIONI MORFOLOGICHE DEL FONDO
Effetti di interventi antropici
a) Taglio di meandro
b) Costruzione di una diga c) Estrazione di inerti
RISCHI DA DINAMICA D’ALVEO 1) VARIAZIONI DI QUOTA DEL FONDO
INCISIONE
a) Instabilità strutture in alveo (ponti, briglie, ecc.)
RISCHI DA DINAMICA D’ALVEO 1) VARIAZIONI DI QUOTA DEL FONDO
INCISIONE
a) Instabilità strutture in alveo (ponti, briglie, ecc.)
b) Erosione regressiva affluenti
RISCHI DA DINAMICA D’ALVEO 1) VARIAZIONI DI QUOTA DEL FONDO
INCISIONE
a) Instabilità strutture in alveo (ponti, briglie, ecc.)
b) Erosione regressiva affluenti
c) Instabilità sponde
RISCHI DA DINAMICA D’ALVEO 1) VARIAZIONI DI QUOTA DEL FONDO
INCISIONE
a) Instabilità strutture in alveo (ponti, briglie, ecc.)
b) Erosione regressiva affluenti
c) Instabilità sponde
d) Abbassamento livelli freatici
e) Conseguenze su vegetazione riparia, habitat ecologici, colture nella pianura
1) VARIAZIONI DI QUOTA DEL FONDO
SEDIMENTAZIONE
f) Danni prodotti da intenso trasporto solido (torrenti montani)
1) VARIAZIONI DI QUOTA DEL FONDO
SEDIMENTAZIONE
f) Danni prodotti da intenso trasporto solido (torrenti montani)
g) Riduzione sezione idraulica (rischio da esondazione indotto)
1) VARIAZIONI DI QUOTA DEL FONDO
SEDIMENTAZIONE
f) Danni prodotti da intenso trasporto solido (torrenti montani)
g) Riduzione sezione idraulica (rischio da esondazione indotto)
h) Conseguenze su vegetazione riparia e habitat ecologici
2) VARIAZIONI LATERALI DOVUTE AD EROSIONE DELLE SPONDE
a) Danni a strutture ed infrastrutture adiacenti (strade, difese di sponda, argini)
b) Perdita di terreni
2) VARIAZIONI LATERALI DOVUTE AD EROSIONE DELLE SPONDE
a) Danni a strutture ed infrastrutture adiacenti (strade, difese di sponda, argini)
b) Perdita di terreni
c) Rischi di esondazione indotti da rotture arginali
2) VARIAZIONI LATERALI DOVUTE AD EROSIONE DELLE SPONDE
a) Danni a strutture ed infrastrutture adiacenti (strade, difese di sponda, argini)
b) Perdita di terreni
c) Rischi di esondazione indotti da rotture arginali
d) Sedimentazione a valle indotta da alimentazione di sedimenti derivanti da erosione di sponda
2) VARIAZIONI LATERALI DOVUTE AD EROSIONE DELLE SPONDE
a) Danni a strutture ed infrastrutture adiacenti (strade, difese di sponda, argini)
b) Perdita di terreni
c) Rischi di esondazione indotti da rotture arginali
d) Sedimentazione a valle indotta da alimentazione di sedimenti derivanti da erosione di sponda
e) Conseguenze su vegetazione riparia e habitat ecologici
ARRETRAMENTO DI UNA SPONDA FLUVIALE
Le sollecitazioni di taglio superano la resistenza al
taglio del terreno
LA STABILITA’ DELLA SPONDA E’ AUMENTATA DA:
effetti idrologici e meccanici della vegetazione
drenaggio protezione al piede
EROSIONE FLUVIALE
Il materiale del fondo e della sponda oppongono una resistenza al movimento (sforzo di taglio critico, τc), legata all’attrito, alle dimensioni (peso) delle particelle ed alla coesione
τc
La corrente fluviale esercita uno sforzo di taglio τo al piede e sulla superficie della sponda
το
το τc
La differenza tra lo sforzo di taglio (τo) e lo sforzo di taglio critico (τc) costituisce l’eccesso di sforzo di taglio, τe :
τe = τo - τc
τe
EROSIONE FLUVIALE
STABILITA’ DI UNA SPONDA FLUVIALE
FORZE RESISTENTI FORZE DESTABILIZZANTI
F =
FORZE RESISTENTI FORZE DESTABILIZZANTI
FATTORE DI SICUREZZA:
Ø Resistenza al taglio del materiale Ø Vegetazione (rinforzo radici)
Ø Peso del materiale Ø Geometria della sponda Ø Pressioni interstiziali positive
Condizioni di instabilità durante le piene
PRESSIONEDELL'ACQUA
PRESSIONIINTERSTIZIALI
PESO DELLA MASSA(INCLUSA ACQUA)
PRESSIONEDELL'ACQUA
PRESSIONIINTERSTIZIALI
PESO DELLA MASSA(INCLUSA ACQUA)
PICCO DI PIENA
FASE DI SVASO
MOVIMENTI DI MASSA IN SPONDE FLUVIALI
g ) C ro llo d i m asse ag get tan t i ( )ca n tilever fa ilu re
e) S c ivo lam en to p lan are o riba lt am en to co n f ra t t u ra d i t raz ion e ( )s lab fa ilu re
f ) S c ivo lam en to ro taz ion a le ( )ro ta tion a l fa ilu re
d ) S c ivo lam en to p lan are ( )p lan ar fa ilu re
a) S c ivo lam en to su perf ic ia le ( )s ha llow s lid e
b ) C ro l lo d i terra ( )s o il fa ll
c ) S i f o n am en to ( )p op -‐ou t fa ilu re
1 . p er riba ltam en to ( )beam fa il.
2 . p er t ag lio ( . )shear fa il
3 . p er t raz ion e ( . )ten s ile fa il
Effetti della vegetazione sulla stabilità di un pendio
Ø Intercettazione precipitazione (+) Ø Aumento di permeabilità del suolo (-) Ø Traspirazione (+)
Ø Ancoraggio al substrato roccioso (+)
Effetti della vegetazione sulla stabilità di un pendio
Ø Intercettazione precipitazione (+) Ø Aumento di permeabilità del suolo (-) Ø Traspirazione (+)
Ø Maggior disseccamento del suolo (-)
Ø Rinforzo ad opera delle radici (+)
Ø Sovraccarico dovuto al peso (-/+)
Ø Trasmissione delle forze dinamiche causate dal vento (-)
Ø Ancoraggio al substrato roccioso (+)
Effetti della vegetazione sulla stabilità di un pendio
Ø Intercettazione precipitazione (+) Ø Aumento di permeabilità del suolo (-) Ø Traspirazione (+)
Ø Maggior disseccamento del suolo (-)
Ø Rinforzo ad opera delle radici (+)
Ø Sovraccarico dovuto al peso (-/+)
Ø Trasmissione delle forze dinamiche causate dal vento (-)
Ø Ancoraggio al substrato roccioso (+)
Effetti della vegetazione sulla stabilità di un pendio
Ø Intercettazione precipitazione (+) Ø Aumento di permeabilità del suolo (-) Ø Traspirazione (+)
Ø Maggior disseccamento del suolo (-)
Ø Rinforzo ad opera delle radici (+)
Ø Sovraccarico dovuto al peso (-/+)
Ø Trasmissione delle forze dinamiche prodotte dal vento (-)
Ø Riduzione erosione (+)
MECCANISMI MECCANICI
MECCANISMI IDROLOGICI