Elementi di idraulica
fluviale
La portata D [Debit] di un corso d’acqua corrisponde alla
quantità d’acqua che attraversa una data sezione nell’unità di
tempo
D (m3/s) = V (m/s) ✕ S (m2)
dove V è la velocità media del flusso attraverso una sezione di
area S
se D è costante lungo un tratto del corso, V varia al
variare di S (cioè se S aumenta, V deve diminuire e
viceversa)
Velocità della corrente fluviale
Legge di Chezy
V = C √R × I
R = raggio idraulico = S/P
(parametro geometrico che si
riferisce alla forma del canale,
S=sezione bagnata, P=perimetro
bagnato)
I = pendenza del canale
C = coefficiente di Chezy = 1/n
n = scabrosità (asperità presenti
sul fondo e sulle pareti del
canale)
2
R=1
1
R = 0,8
8
R = 1,12
4
V = C √(R × I)
4
R=2
8
semicircolare: flusso veloce
canale basso e largo: flusso lento
fondale ad alta rugosità: flusso lento
I canali più efficienti sono quelli
semicircolari, ampi e a bassa
rugosità
Portata D = V x S da cui S = D/V
Velocità del flusso V = C √R x I
in cui R=S/P
V = C √S/P x I
V = C √D/V x I/P
V2 = C2 x D/V x I/P
V3 = C2 x D x I/P
Quindi la velocità è direttamente proporzionale anche alla portata oltre che alla
pendenza ed è inversamente proporzionale al perimetro bagnato.
Il passaggio da deflusso laminare a incanalato comporta un aumento di velocità e quindi
un aumento del potere erosivo
Erosione, trasporto e
sedimentazione fluviali:
principali fattori di controllo
L’energia di una corrente fluviale (STREAM POWER)
è espressa dalla relazione:
Ω = γDI
γ : peso specifico dell’acqua
D : portata
I : pendenza
MORFOLOGIE
EROSIONALI
Erode
Un corso
d’acqua
Trasporta
Deposita
Carico in soluzione
Carico in
sospensione
Carico di fondo
MORFOLOGIE
DEPOSIZIONALI
PROFILO LONGITUDINALE di un corso d’acqua
dall’alto verso il basso si ha:
- Diminuzione del gradiente
- Aumento di : portata
dimensione del canale
Parte alta: erosione dominante
foce, prevalentemente deposizione
LIVELLO DI BASE di un corso d’acqua:
quota al di sotto della quale non avviene erosione fluviale
Si distinguono:
• livello di base assoluto: corrisponde al livello del mare
• livello di base locale (o temporaneo): rappresentato, ad es., da un
bacino lacustre (naturale o artificiale)
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• livello di base locale (o temporaneo): rappresentato, ad es., da un
bacino lacustre (naturale o artificiale), oppure da elemento
particolarmente resistente del substrato roccioso
EROSIONE FLUVIALE:
L’erosione fluviale consiste nella rimozione di materiale
(bedrock o regolite) dal fondo e dai fianchi del canale
Un fiume è in grado di operare erosione lungo il letto solo se
l’energia (stream power) di cui è dotato è superiore a quella
necessaria a (1) vincere gli attriti e (2) al trasporto del
materiale proveniente dalla parte alta del tracciato
L’erosione di un fiume si realizza prevalentemente nella parte
alta del tracciato
L’ erosione fluviale avviene per:
Azione idraulica:
Rimozione di materiali
sciolti per impatto della
corrente
Abrasione (Corrasione):
Asportazione meccanica di
particelle di roccia lungo il
canale
Corrosione:
Dissoluzione delle rocce al
letto (es., calcari)
L’ erosione fluviale si manifesta come:
2) erosione laterale (di sponda)
L’ erosione fluviale si manifesta
come:
3) erosione verticale (incisione
/ dissezione /approfondimento /
downcutting)
L’incisione fluviale può essere
operata in qualsiasi punto del
tracciato se, per varie cause, il
fiume si ritrova con un “eccesso”
locale di energia
TRASPORTO FLUVIALE
Carico: materiale trasportato da un corso d’acqua;
si distingue in:
Carico di fondo
Il carico di fondo si muove per:
trascinamento
rotolamento
scivolamento
saltazione
Carico in sospensione:
Materiali trasportati in
sospensione sono limi e argille.
Tende ad aumentare con la
portata
Carico di fondo
Composto da sabbia, ghiaia e blocchi. Tende ad aumentare con la velocità
della corrente e la portata
Carico in soluzione:
La quantità dipende dal tipo di bedrock e dal clima
Presenta la massima concentrazione con bassi livelli di flusso (soprattutto
se il corso è alimentato dalla falda); viene diluito dal ruscellamento e,
quindi, con gli aumenti di portata
Il tipo di carico fornito ad un corso d’acqua dipende dai
processi (di weathering e di versante) operanti nel bacino e,
pertanto, è condizionato da fattori:
- Litologici: influenzano la dimensione degli apporti al fiume
(grossolani/fini) e la presenza/assenza di carico in soluzione
(es., rocce calcaree)
- Climatici:
• Climi caldo-umidi favoriscono il weathering chimico e,
pertanto, il carico in soluzione e quello in sospensione (es.
minerali argillosi) sono relativamente + abbondanti
• Climi freddi favoriscono il weathering fisico, che dà luogo a a
detrito grossolano (es., torrenti montani)
DEPOSIZIONE lungo il corso
barra
Deposito di piena
Carico reale
Carico totale che
realmente il corso
d’acqua trasporta in
una “certa sezione”
Carico Limite
(o Capacità di
trasporto)
Carico totale massimo che
una corrente in una “certa
sezione” può trasportare al
fondo, data l’energia
disponibile
Dipende dalla portata, dalla velocità
(ovvero: dalla pendenza e dalla forma
dell’alveo) e dalla granulometria del
materiale
Per un fiume che abbia raggiunto il “profilo di equilibrio”, il
materiale fornito dai tributari e dai versanti è pari al materiale
che viene trasportato
Ovvero: il materiale fornito al fiume è pari alla capacità di carico
e il fiume non può ulteriormente approfondire il proprio tracciato
