processi di erosione

Università Mediterranea di Reggio Calabria
FACOLTA’ DI ARCHITETTURA
“ANALISI DEL RISCHIO GEOLOGICO ED
IDROGEOLOGICO
- Corso A –”
Rischio idrogeologico
Dott. M.C. Mandaglio
Processi di demolizione del rilievo
EVOLUZIONE TEMPORALE:
I. iniziale incisione del rilievo da parte di fiumi e torrenti;
II. successiva, progressiva diminuzione del gradiente topografico;
III. peneplanazione finale.
Processi di demolizione del rilievo
AGENTI D’EROSIONE SUI VERSANTI:
v pioggia;
v acque di scorrimento superficiale;
v acque sotterranee;
v vento;
v neve e ghiaccio.
ALTRI FATTORI:
q gravità;
q variazioni termiche;
q (eventuali) sollecitazioni sismiche;
q vegetazione.
PROCESSI DI ALTERAZIONE
Alterazione (“weathering”) = processo distruttivo dei minerali e
delle rocce a seguito dell’esposizione agli agenti atmosferici,
per:
I)
DISINTEGRAZIONE FISICA;
prevalente nei climi aridi o nelle
regioni artiche e di alta montagna
II) DECOMPOSIZIONE CHIMICA.
prevalente nei climi caldoumidi.
(Processi di alterazione)
I - DISINTEGRAZIONE FISICA
Principali azioni di disintegrazione:
- congelamento ed espansione dell’acqua nei giunti o in altre cavità
all’interno della massa rocciosa (crioclastismo);
- cicli alternati di espansione/contrazione termica (termoclastismo);
- accrescimento di cristalli di minerali salini (aloclastismo);
- pressioni esercitate dalle radici delle piante nei giunti in roccia
(bioclastismo);
- azioni di aerazione e miscelamento del suolo ad opera di animali
(vermi, insetti, alcuni mammiferi) (bioclastismo).
EFFETTI
Frammentazione e progressiva diminuzione delle dimensioni dei
singoli elementi di roccia.
(Processi di alterazione)
II - DECOMPOSIZIONE CHIMICA
Principali reazioni:
- Soluzione: da CO2 (atmosferica, o derivante dal decadimento
delle sostanze organiche) e conseguenti processi carsici; da SO3
e altri ossidi, contenuti nelle “piogge acide”;
- Ossidazione e idratazione: su minerali che contengono ferro o
in suoli ben aerati, con formazione di ossidi di ferro (ematite,
limonite);
- Idrolisi: attacco di minerali silico-alluminati contenuti nelle
rocce (ad es. graniti, ecc.), in particolare in climi caldo-umidi,
con formazione di minerali argillosi, ioni (K, Na, Ca, Fe, Mg) e
dissoluzione della silice.
==>
(Processi di alterazione)
[da Pipkin et al., 2005]
PROCESSI DI EROSIONE
Comprendono:
 erosione s.str.;
 movimenti di massa (frane).
Forme del terreno dovute a processi di erosione
1
2
3
Trasporto di materia per movimenti di massa
(flussi, scivolamenti, slump, creep);
formazione di terrazzette; ruscellamento
e azione delle acque subsuperficiali.
4
5
Erosione spondale; crolli, slumping.
Trasporto di materiale lungo
l’asse vallivo per flusso
incanalato; periodici
sovralluvionamenti e corrosioni.
5
P IEDE DEL PENDIO Z ONA COLLUVIALE
U NGHIA DEL PENDIO 6
Z ONA ALLUVIONALE
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7
L ETTO
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9
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Deposizione alluvionale; filtrazione.
4
Deposizione di materiale per
movimenti di massa e dilavamento
superficiale; formazione di conoidi,
trasporto di materiale; creep; azione
delle acque superficiali.
Z ONA SOMMITALE
DI FILTRAZIONE
2
Crolli, scivolamenti; alterazione chimica e fisica.
1
Soil creep; formazione di terrazzette
Z ONA DI
DISPLUVIO
Eluviazione meccanica e chimica per movimenti
laterali subsuperficiali dell’acqua.
Pedogenesi associata a movimenti dell’acqua
verticali subsuperficiali, nell’unità suolo.
Modello ipotetico di versante
3
P ENDIO CONVESSO Z ONA DI CREEP
S CARPATA DI
DISTACCO
Le frecce indicano direzione
ed intensità relativa di movimento
del substrato roccioso alterato e
dei terreni di copertura per effetto
dei processi morfodinamici dominanti
Indica movimenti in
direzione dell’asse vallivo
P ENDIO MEDIO Z ONA DI TRASPORTO
di
s
6
7
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9
Ambiente di medio-alta montagna
Frana per crollo di massi da una
parete calcarea
Frana per scorrimento rotazionale
al limite di un corpo stradale
[da Bell, 1998, 2001]
Ambiente di media
montagna:
versante interessato da
fenomeni di erosione
lineare, in fase di
degradazione verso
fenomeni di erosione
diffusa (areale).
Ambiente di medio-bassa montagna: testata di un vallone
interessato da estesi fenomeni di erosione diffusa.
Valle intramontana: corso d’acqua ad andamento meandriforme,
interessato da fenomeni di erosione di sponda e di (temporaneo)
deposito di alluvioni grossolane.
Erosione superficiale dovuta alla pioggia
La perdita di suolo (“soil loss” – SL)
dovuta alla pioggia su un versante
dipende da numerosi fattori ed è
rappresentabile con l’espressione (generica)
SL = f(ER, ES)
in cui: ER = erosività della pioggia (capacità di causare erosione);
ES = erodibilità del suolo (suscettibilità ad essere eroso).
L’azione erosiva della pioggia si sviluppa secondo le seguenti
modalità:
a) distacco e movimento di singole particelle a seguito dell’impatto
da parte delle gocce di pioggia (“drop splash detachment” –
“raindrop erosion”)
 EROSIONE LOCALIZZATA
(“LOCALIZED EROSION”)
b) distacco e trasporto delle particelle da parte delle acque di
scorrimento superficiale (“surface runoff”),
inizialmente come erosione superficiale ad opera di una lama
d’acqua (“overland sheet flow erosion”),
successivamente come erosione lineare, con formazione
dapprima di rigagnoli (“rill flow erosion”),
infine confluenti in canali d’erosione (“gully erosion”)
 EROSIONE A SCALA DI VERSANTE
(“SLOPE SIZE EROSION”)
c) confluenza finale nel corso d’acqua al piede del versante.
Modalità e forme di erosione da pioggia su un versante
Erosione incanalata (rill erosion)
Erosione per fossi (gully erosion)
Erodibilità del suolo (“soil erodibility”)
SL = f(ER, ES)
Valutazione di ES dipende da:
♦ FATTORI IDRAULICI (spessore della pellicola d’acqua
superficiale – viscosità e densità del fluido carico di sedimenti –
rugosità della superficie);
♦ FATTORI GEOTECNICI (granulometria del suolo – coesione e sua
variazione con il contenuto d’acqua fino a saturazione);
♦ FATTORI AGRONOMICI (tipo e densità della copertura vegetale,
perenne o stagionale).
Conseguenze dell’erosione su un versante:
==> asportazione di materiale, produzione e trasporto di detriti,
tendenza alla “regolarizzazione” del versante.
Evoluzione di una parete rocciosa in un versante regolarizzato:
A) con formazione di una falda detritica al piede;
B) con contemporanea asportazione dei detriti da parte delle acque
correnti in superficie.
Effetto
[da Castiglioni, 1975]
Effetto
Corso d’acqua interessato da fenomeni di deposito di detriti grossolani.