Erosione Idrometeorica

LICEO TECNOLOGICO A. POZZO
Classe terza
LEZIONI DI GEOPEDOLOGIA
EROSIONE
Prof. Romano Oss
EROSIONE
L'erosione è quell'insieme di fenomeni che portano al
modellamento della superficie terreste
per cui i materiali solidi della crosta terrestre si staccano dalla loro
sede originaria e se ne allontanano in conseguenza di:
azioni geodinamiche di natura chimica e meccanica
operate da agenti:
abiotici (acqua, vento , calore, soluzioni acquose …)
biotici (vegetali e animali)
che possono essere
accelerate o aggravate dall'azione dell'uomo.
Il processo inverso, di deposito, è definito invece: “Sedimentazione”
Una definizione più completa di erosione
L’erosione è il fenomeno per cui la superficie terrestre, attaccata
dai vari agenti chimici, fisici e biologici, subisce una continua
demolizione; a questo processo di asportazione sono connessi
quelli di trasporto dei detriti così formati e del deposito degli stessi.
I problemi provocati dall’erosione comportano danni economici nel
campo agricolo forestale, inoltre possono provocare direttamente o
indirettamente pericoli a cose o persone per fenomeni quali frane,
smottamenti alluvioni, eccetera. Da tutto ciò ne consegue che in
ogni Paese vengono realizzati interventi per la difesa del suolo
dall’erosione.
Un’erosione viene definita "normale o geologica" quando la
velocità della degradazione è sufficientemente lenta, per cui la
velocità di formazione del suolo per decomposizione delle rocce
compensa le perdite subite.
L’erosione "accelerata" avviene quando l’asporto di detriti è più
rapido della formazione del suolo, e spesso il risultato finale è
l’affioramento in superficie della roccia nuda. Questo tipo di
erosione è facilitata da interventi dell’uomo sul territorio i quali
alterano il regime di degradazione delle rocce e la formazione del
suolo in condizioni naturali.
Tale accelerazione è causata in special modo dalla degradazione
della copertura vegetale attraverso incendi, sostituzioni di coltivi
alle aree boscate o alla vegetazione spontanea, errate lavorazioni,
eccesso del calpestio, forte sfruttamento dei pascoli, errate
tecniche agricole; ovviamente la situazione peggiora in maniera
sensibile quando si opera su territori con forte pendenza.
Idrometeorica
Idrica
Idroclastica
Pluviale
Grandinigena
Nivale
da Valanga
Gelivazione
Esarazione
Marina
Lacustre
Reptazione
Colate di fango
Frane
Litoranea
Gravitativa
Erosione
Termoclastica
Eolica
Biologica
Deflazione
Corrosione
Vegetali
Animali
Corrasione termica
ASPETTI GENERALI
I cicli attraverso i quali si manifesta il processo erosivo sono due:
Peneplanazione
dovuta prevalentemente all’azione dei fiumi e delle acque selvagge
Pedeplanazione
dovuta all’arretramento parallelo dei versanti
Peneplanazione: dovuta all'azione erosiva prevalente dei fiumi e
secondaria delle acque meteoriche selvagge.
Si passa da una erosione fluviale con profilo a V con grande
dislivello dei rilievi rispetto all'alveo attraverso varie fasi al
paesaggio alla situazione di rilievi isolati a forma collinare e poco
acclive attorno ai quali scorre lentamente il fiume entro ampi alvei.
È difficile che si completi a causa della tettonica, variazioni
climatiche e altre cause che fanno variare la morfologia terrestre.
Pedeplanazione: caratterizzata dall'arretramento parallelo dei
versanti che arretrano per piani paralleli perché l'azione erosiva è
quella delle acque selvagge di scorrimento superficiale.
I piani sono chiamati pedimenti e ampliandosi confluiscono in una
zona pianeggiante chiamata pedepiano da cui si ergono isolati
rilievi testimone.
EROSIONE IDROMETEORICA
Erosione Idrometeorica: l'acqua può agire sia allo stato liquido
sia allo
stato solido e si avrà erosione pluviale, grandinigena, nivale
e da valanga. Le acque superficiali sia che derivino da
pioggia sia che derivino da fusione di neve o grandine
agiscono dapprima sui versanti (erosione idrometeorica
diffusa) poi negli impluvi (erosione idrometeorica
incanalata).
Fasi dell'erosione idrometeorica
Laminare
Per incisione
Per burronamento
Nonostante l’erosione possa verificarsi sia per origine glaciale
sia per cause eoliche, l’influenza maggiore è data dalla
"erosione idrometeorica o idrica"
Le acque meteoriche, una volta raggiunta la superficie terrestre, se
questa ha un minimo di pendenza, scorrono su di essa per forza di
gravità; esse compiono due azioni distinte:
una di distacco delle particelle terrose, dovuta agli urti delle gocce
e ai successivi processi chimici e fisici di disgregazione,
l’altra di trasporto delle particelle distaccate ad opera del velo
d’acqua che ricopre il suolo e poi tendono ad incanalarsi. Connessa
al trasporto vi è l’abrasione del suolo e delle rocce dovuta alle
stesse particelle trasportate.
Le acque "incanalate" scorrono in un alveo stabile; producono una
erosione lineare o fluviale con asportazione di materiali dal letto o
dalle sponde del corso d’acqua.
Si dicono invece acque "ruscellanti o selvagge", quelle che
scorrono disordinatamente e formano i fenomeni di dilavamento;
danno luogo all’erosione areale o superficiale tipica dei versanti.
In genere il trasporto, vista la piccola energia cinetica dell’acqua
ruscellanti, interessa le particelle fini di piccole dimensioni e i
piccoli residui vegetali; tuttavia la continuità del fenomeno può
condurre un arretramento dei versanti con la produzione di ingenti
quantità di materiale solido.
FASI DELL’EROSIONE IDROMETEORICA
Erosione laminare o diffusa (sheet erosion):
il trasporto delle particelle terrose segue generalmente le linee di
massima pendenza ad opera del velo d’acqua che ricopre
diffusamente il suolo; si ha così un logoramento pressoché uniforme
su tutta la superficie ma con limitati spessori interessati.
La risultanza di questo fenomeno è un finissimo reticolato di minuti
rivoletti su aree uniformi e con pendenze lievi o su pendici maggiori
ma ricoperte da un efficace manto vegetale.
Può comportare:
decapitazione del profilo del suolo;
accumulo di scheletro in superficie;
alternanza di zone erose e non erose.
Erosione per rigagnoli (rill erosion); con l’evoluzione della
erosione diffusa si formano sottili correnti idriche che finiscono per
canalizzarsi entro incisioni già esistenti o formate dalla stessa
corrente; in tal caso il suolo subisce un logoramento concentrato
lungo particolari linee di deflusso. L’approfondimento è dato dalla
pendenza e dalla copertura vegetale; nei coltivi o ex-coltivi questa
forma di erosione tende a formarsi nei solchi d’aratura o tra le zolle
abbandonate.
Dopo un breve corso i
rigagnoli si riuniscono in
una unica incisione
Burronamento o Erosione per
fossi o vallecole a V o a U (gully
erosion); con il proseguire
dell’erosione concentrata la
capacità erosiva si accentua così
da formare incisioni profonde,
fossi o burroni permanenti, non
più cancellabili con le lavorazioni
agricole. L’assetto a V o a U
dipende dal tipo di materiale di
base; questa forma di erosione
avviene su versanti pressoché
spogli, costituiti da materiali poco
permeabili e alquanto erodibili.
Questo tipo di erosione è la più
grave e può intaccare anche la
roccia madre.
Tipica incisione a U di una
valle glaciale
Val Mazzia - Alto Adige
EROSIONE NEI CORSI D’ACQUA
Si tratta di una erosione lineare che può avvenire:
a carico del fondo:
erosione di fondo (abbassamento dell'alveo e dissesto delle pendici).
Problemi per le fondamenta dei ponti sui fiumi
a carico delle sponde:
erosione laterale (allargamento del letto) franamento delle sponde e
problemi a strade e ferrovie
Erosione idroclastica: è provocata dall'acqua allo stato solido che esercita
un'azione disgregante sulla superficie terrestre e si può ricondurre a due forme:
Gelivazione: si verifica quando l'acqua penetra nelle fessure della roccia e, se la
temperatura scende sotto lo zero, gela e aumenta di volume provocando
disgregazione e distacco. È quella che forma i coni di detriti alla base delle pareti
rocciose ripide.
Fenomeno utilizzato dall'uomo per staccare grossi blocchi di roccia con cunei di
Ontano impregnati d'acqua e conficcati nelle fessure della roccia.
Esarazione: erosione glaciale conseguente al movimento dei ghiacciai.
Il materiale abrasivo principale è costituito dai frammenti rocciosi (derivanti da
gelivazione ed esarazione) incorporati nella massa di ghiaccio. Durante l'ultima
glaciazione i ghiacciai hanno scavato le antiche valli fluviali trasformando
l'originario profilo a V nel profilo a U come si vede nelle valli del versante alpino
meridionale Val d'Aosta, Val d'Ossola, Valtellina, Val d'Adige. I ghiacciai più
piccoli occupanti le valli laterali hanno dato luogo a una escavazione più lenta e
contenuta e così si spiegano le "valli sospese" che si affacciano sulla valle principale:
Val di Cembra al Zambel, Val di Non alla Rocchetta. Zone di più intensa esarazione
hanno dato luogo ai grandi laghi alpini come il Garda, Como e Maggiore sormontati
da soglie convesse con rocce incise da scannellature.
Erosione Litoranea
Forma di erosione che interessa il litorale: striscia di terra
sottoposta all'azione morfologica delle onde.
Interessa tanto le coste marine che quelle lacustri.
L'Italia ha circa 7500 Km di costa sottoposta a erosione.
Le sabbie e le ghiaie delle spiagge derivano sia dal trasporto
fluviale sia dall'azione delle onde. Il moto delle onde fa sì che del
materiale sia trascinato in profondità senza più risalire.
Si arriva generalmente a un equilibrio tra il materiale portato dai
fiumi e quello asportato dalle onde.
Se il materiale fluviale è minore, o diminuisce per cause antropiche,
avremo un arretramento della spiaggia e una vera erosione litoranea.
Le cause sono dovute al prelievo di inerti lungo i fiumi e alla
riduzione dell’afflusso d’acqua per derivazioni varie (usi industriali,
agricoli, civili)
BILANCIO DEI SEDIMENTI
Lo studio della tendenza evolutiva di un litorale viene svolto considerando,
per ogni unità fisiografica individuata, il bilancio costiero, riferito ad un
periodo di tempo sufficientemente lungo.
Si definisce unità fisiografica un tratto di costa lungo il quale i sedimenti
vengono trasportati rimanendo confinati all'interno dei limiti estremi dell'unità;
lungo tali limiti, quindi, gli scambi tra unità fisiografiche adiacenti sono da
considerarsi nulli. Il bilancio dei sedimenti può essere applicato anche ad
aree di controllo facenti parte di una unità fisiografica e fornisce utili
indicazioni sullo stato e sul prevedibile futuro del litorale stesso, ponendo
soprattutto in evidenza l'importanza relativa delle voci di bilancio attive e
passive.
Apporti di sedimenti
Gli apporti da terra sono forniti dai corsi d'acqua e/o trasportati dal vento che manifesta
la sua azione erosiva su promontori, falesie e dune di retrospiaggia.
Gli apporti da mare sono convogliati verso riva dalle correnti trasversali e dagli apporti
bioclastici.
Asporti di sedimenti
Gli asporti verso terra sono dovuti all'azione erosiva dei venti e delle onde oltre le
linee di possibile ritorno o in specchi acquei interni.
Gli asporti verso mare sono generati dal trasporto dei sedimenti più fini che si
disperdono al largo in correnti di ritorno o in solcature sottomarine (canyons).
Situazione di equilibrio
Si dice che una spiaggia è in equilibrio se la posizione della battigia si mantiene
costante nel tempo, sia pure attraverso le oscillazioni stagionali; il bilancio è in
pareggio se gli allontanamenti di materiale equivalgono agli apporti. La spiaggia è
instabile se predomina la tendenza erosiva o di accrescimento.
Schema degli apporti e asporti dei sedimenti per una
determinata area costiera di controllo.
Costa in erosione. Tra le cause principali di arretramento della linea
di riva si annovera la diminuzione degli apporti solidi da parte dei
fiumi, conseguenza del trattenimento a monte di sedimenti da parte di
briglie e invasi artificiali, di prelievi incontrollati di materiali e di
cementificazioni delle sponde.
Le opere di difesa dall'erosione litoranea possono essere di tipo
longitudinale con asse parallelo alla riva (frangiflutti, muri di sponda)
Le opere radenti o aderenti sono manufatti di
tipo passivo-rigido, ubicati a terra, che hanno
lo scopo di proteggere le infrastrutture
presenti in prossimità della linea di riva o di
difendere l'entroterra da inondazioni marine
conseguenti a mareggiate.
Le opere parallele e distaccate sono manufatti di
tipo attivo-rigido, posizionati in mare,
preferibilmente paralleli alla costa, che hanno lo
scopo di provocare una dissipazione dell'energia
del moto ondoso a distanza dalla riva
(attenuandone il potere erosivo sui bassi
fondali).
Le opere trasversali sono costituite da strutture posizionate con
asse ortogonale alla riva (pennelli e pettini), con lo scopo di
proteggere la costa intercettando le correnti litoranee, in modo da
contrastare i fenomeni erosivi in atto.
L’erosione costiera, causata dal deficit di bilancio sedimentario delle
spiagge, è un processo che potenzialmente interessa oltre 3000 km del
territorio costiero nazionale, costituito per il 44% da coste basse sabbiose.
Negli ultimi decenni si è osservato un diffuso e significativo arretramento
della linea di riva in molte spiagge italiane.
Il ripascimento artificiale consiste nel sostituire l’apporto fluviale e
utilizzare materiali di scarto portando materiale dall'esterno (residui di cava,
scavi fluviali).
La spiaggia di Cala Gonone, Sardegna Orientale prima (sinistra) e dopo (destra) l’intervento con ghiaia.
Erosione Gravitativa
Si manifesta con la caduta, lungo pendii, a causa della forza
di gravità di masse rocciose e terrose divenute incoerenti
generalmente a causa dell'acqua che esercita un’azione
disgregante e lubrificante.
Si manifesta in tre forme principali
Reptazione
Colate di fango
Frane
REPTAZIONE
Chiamata anche Soil creep.
Il terreno sopra la roccia madre in situazione di
pendenza tende a muoversi lentamente verso il basso
come risultato del movimento delle particelle che lo
compongono.
Il fenomeno si riconosce perché i fusti degli alberi
sono inclinati verso valle anziché essere verticali, i
muri di sostegno sono crepati, presenza di terrazzi
piccoli privi di vegetazione come l'effetto di una
coperta su un piano inclinato
COLATE DI FANGO
Dette anche lave torrentizie.
Notevoli quantità di materiali sciolti e trasportati
dall'acqua, con tronchi d'albero e altri detriti.
Si accumulano negli alvei dei torrenti e anche su versanti e
vengono fluidificati dall'acqua piovana.
Recentemente Siano e altri paesini della cinta vesuviana.
L'aspetto di una colata varia a seconda della composizione
granulometrica del materiale e della concentrazione.
Nella letteratura anglosassone si distingue tra:
mud flow (colate di fango): miscela con prevalenza di particelle
fini (ricorrenti, per esempio, in ambiente appenninico oppure in
ambiente alpino in presenza di grandi accumuli morenici a
granulometria limosa).
debris flow (colate detritiche): miscela caratterizzata dalla
prevalenza di elementi di grosse dimensioni e spesso dalla totale
assenza di frazione fine.
Talora, la parte fine si allontana dal resto del materiale insieme con
l'acqua.
Queste colate sono in grado di trasportare massi isolati di
grandissime dimensioni in grado di esercitare forze impulsive
dagli effetti devastanti anche su strutture in cemento armato.
Il fenomeno tipo debris flow e diffuso in Italia sia in ambiente
alpino che in ambiente appenninico. (Colata detritica di Ravina)
Esistono diversi meccanismi possibili di innesco delle colate:
in seguito ad una frana il cui accumulo, arrestatosi nel corso
d'acqua, viene interessato dalla corrente liquida conseguente ad una
piena e mobilizzato;
per immissione concentrata di portata entro un alveo i cui sedimenti
vengono mobilizzati a causa dell'impatto di una corrente ad elevata
velocità;
per la presenza di una corrente liquida defluente sul deposito
(alluvionale o di frana) saturo disposto su una pendenza elevata.
L'innesco avviene in concomitanza del superamento della
resistenza a taglio lungo un piano interno al deposito in alveo.
Tale deposito può essersi formato per lento accumulo di materiali
dalle sponde o improvvisamente per frana.
Tutti questi meccanismi di innesco
implicano che si verifichino le
seguenti condizioni:
precipitazioni di intensità superiore
ad una certa soglia, variabile da
regione a regione, in grado di
provocare uno dei due processi
citati come responsabili della
formazione di una lava torrentizia;
la disponibilità di materiale sciolto
su versante o nell'alveo;
pendenza sufficientemente elevata.
FRANE
Distacchi di falde di terreno che si risolvono con la
caduta più o meno repentina e veloce di sfasciume
roccioso.
Le frane interessano anche la roccia madre.
Verranno trattate in apposito capitolo
Erosione termoclastica
Chiamata anche corrasione è la disgregazione meccanica delle
rocce in conseguenza di:
Dilatazione per riscaldamento, contrazione per raffreddamento
I diversi minerali che le compongono hanno diversa
conducibilità termica e diverso coefficiente di dilatazione.
(calcestruzzo e ferro).
Il fenomeno comporta fessurazione e disgregazione, maggiore
nelle rocce scure. La corrasione si riconosce in natura dai coni
di detriti rocciosi che si notano alla base delle pareti rocciose.
EFFETTI DELLA CORRASIONE
Aspetti della corrasione
Erosione Eolica
Determinata dal vento e dipendente dalla velocità e frequenza
dei venti, è molto localizzata, litorali e creste montane.
Si presenta in due forme:
Deflazione: asportazione dei materiali originatisi
dalla disgregazione delle rocce.
Corrosione: abrasione da parte delle particelle
sabbiose trasportate dal vento
Lungo le spiagge sabbiose è molto forte e occorre consolidare il
terreno erodibile con un manto vegetale, erbaceo, arbustivo,
arboreo, consolidando anche le dune che vengono mosse dal vento
come onde di mare.
Il rimboschimento deve essere difeso con siepi vive (tamerice,
fico d'India, Acacia) o morte (ramaglia, canne, teli di plastica),
perpendicolari all'azione del vento. Generalmente l'intervento
inizia utilizzando piante "pioniere" resistenti al vento e alla
salsedine.
Per difendere le colture agrarie si utilizzano i "Frangivento"
barriere che disposte ortogonalmente alla direzione del vento ne
diminuiscono la velocità. I frangivento sono vivi o morti. Si
utilizzano quelli morti per colture intensive e poco estese come
ortaggi e fiori, quelli vivi (pioppo, eucalipto, salice) per colture
estensive come i seminativi e arboree.
Le dune sabbiose si spostano in modo analogo alle onde del
mare, in questo modo i deserti si muovono e avanzano.
Erosione biologica
Si concretizza
sia nella disgregazione della
roccia
sia nel distacco di particelle
rocciose dal suolo.
Gli agenti sono:
radici delle piante
muschi
licheni
animali terricoli.
Lungo le coste i datteri di mare e altri molluschi che con le loro
conchiglie si attaccano alla roccia.
L’erosione del suolo è un elemento importante di cui tenere in
considerazione allorché vengono programmati interventi sul
territorio; esistono una serie di fattori da considerare per la
valutazione dell’erosione di una determinata zona:
a) condizioni geolitologiche e idrogeologiche
b) caratteristiche pedologiche
c) condizioni morfologiche (pendenza, esposizione, quota, lunghezza
versante)
d) condizioni meteorologiche e idrologiche
e) copertura vegetale tipo di associazione vegetale (specie vegetali,
densità della copertura, tipo di coltura, tecniche colturali)
f) tecniche sistematorie
Delle formazioni geologiche più erodibili proviene la maggior parte del trasporto
solido dei corsi d’acqua. Per poter valutare questo fenomeno quando si deve
operare sul territorio (sistemazioni idraulico-forestali; costruzione di bacini
artificiali; ecc.) è stata proposta una scala di erodibilità delle rocce
Erodibilità bassissima = rocce magmatiche e metamorfiche: graniti; porfidi;
basalti; gneiss, ecc.
Erodibilità bassa = rocce carbonatiche compatte: calcari, calcari dolomitici;
calcari marnosi; travertini; ecc.
Erodibilità media = rocce clastiche compatte: arenarie; tufi vulcanici;
conglomerati non carbonati; gessi; ecc.
Erodibilità medio-alta = rocce metamorfiche alterabili in senso argilloso e rocce
stratificate con intercalazioni argillose: filladi; scisti; flysh arenaceo-marnoso;
flysch arenaceo-argilloso; ecc.
Erodibilità alta = rocce argillose o a cemento argilloso: argille; marne: morene
argillose; terre rosse; galestri; ecc.
Erodibilità altissima = rocce clastiche grossolane incoerenti: ghiaie, sabbie; limi;
detriti di falda; depositi alluvionali; conglomerati poco cementati; ecc.
Conseguenze dell'erosione
9Perdita di terre coltivate
9Sedimentazione e innalzamento degli alvei (fiumi
pensili)
9Allargamento degli alvei fluviali e perdita di terra
coltivabile
9Valanghe e frane con danni all'uomo e alle sue
opere
9Arretramento delle spiagge e perdita di valore
turistico