la morfologia fluviale

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Il materiale contenuto in questo documento è stato tratto dal sito http://www.geologia.com
LA MORFOLOGIA FLUVIALE
Come tutti i corpi presenti su questo pianeta anche l'acqua risente della forza di gravità. Pertanto
l'acqua dei fiumi scorrerà sempre dall'alto (la sorgente) verso il basso (la foce) lungo una percorso
chiamato alveo. Più questo alveo sarà inclinato più l'acqua scorrerà velocemente, aumentando nel
contempo sia la sua capacità erosiva che la sua capacità di trasporto di sedimenti. Grosso modo la
velocità dell'acqua può variare fra 1 e i 40 km orari. Nel disegno riportato sotto sono indicate le
zone ad alta velocità in relazione all'andamento dell'alveo.
Nei punti dove l'alveo è rettilineo la
velocità più elevata dell'acqua si
registra al centro del fiume, poco
sotto la superficie; quando l'alveo si
incurva, il flusso più veloce si sposta
verso il lato più esterno.
Una delle caratteristiche fondamentali
di un corso d'acqua è il suo gradiente.
Per gradiente si intende il dislivello
di altezza che l'acqua compie per
unità di lunghezza percorsa; per esempio, il Po da Piacenza alla foce ha un gradiente di circa 37
metri.
La portata di un corso d'acqua è la quantità di acqua che passa attraverso la sua sezione
trasversale nell'unità di tempo, normalmente questa si esprime in metri cubi al secondo e
solitamente si misura all'altezza della foce; la portata registrata del Po ad esempio è mediamente di
1400 metri cubi al secondo, mentre per il Rio delle Amazzoni si registrano portate dell'ordine dei
100.000 metri cubi al secondo. Questa misurazione rappresenta tutta l'acqua che, attraverso il fiume,
abbandona l'area percorsa dal fiume e dai suoi affluenti per gettarsi in mare.
Quest'area si chiama bacino idrografico, o di drenaggio, e costituisce una unità naturale
individuabile anche morfologicamente sul territorio; infatti un bacino idrografico rappresenta
tutta la superficie entro la quale tutte le acque presenti (pioggia o sorgenti) vanno ad
alimentare un corso d'acqua, quello del Rio delle Amazzoni, ad esempio, è ampio 5.800.000
chilometri quadrati, 19 volte l'Italia.
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A seguito di quanto detto sopra, occorre
fare una precisazione; in genere, un bacino
idrografico è rappresentato dalle creste dei
monti che fanno da spartiacque tra due
diverse valli, ma è anche vero che spesso
entrano in gioco altri fattori geologici che
devo venire considerati nelle valutazioni
dei bacini e quindi delle relative portate
dei fiumi. Infatti, se in superficie si trova
una litologia che è molto permeabile,
come i calcari (vedi carsismo) e, al di sotto
di questa, si trova una litologia
impermeabile come le argille, l'acqua che
si infiltra nel sottosuolo calcareo scorrerà
lungo le argille indipendentemente dalla
morfologia superficiale, a seconda della loro pendenza.
Accanto allo spartiacque "morfologico", è poi quello "geologico" che individua il reale bacino del
corso d'acqua.
La portata del fiume varierà nel corso dell'anno da valori massimi (periodi di piena) a valori
minimi (periodi di magra) in funzione delle stagioni. Queste variazioni delle portate vanno poi a
definire il regime del fiume; si può definire regime torrentizio quando le alternanze tra le varie
piene sono notevoli, un regime si definisce fluviale quando la sua portata è molto più regolare.
Esistono notevoli tipi di regime dei fiumi. In Italia, per esempio, si passa dai regimi torrentizi
Alpini, con piene in estate e magre in inverno, a regimi calabro-insulari con piene in inverno e
magre in estate.
Un modo per studiare un corso d'acqua è quello di
prendere in considerazione il suo profilo, ossia una
sezione verticale di tutto il fiume dalla sorgente alla
foce. Questa sezione mostra che il gradiente
diminuisce dalla sorgente verso la foce, da
misurazioni in posto si può notare che la portata
aumenta verso la foce. La logica sta nel fatto che lungo
il percorso il fiume raccoglie sempre più acqua dai suoi
affluenti e quindi dal bacino idrografico. L'alveo e la
velocità della corrente cambieranno in relazione alle
variazioni della portata d’acqua del fiume.
Un altro fattore molto importante è il cosiddetto livello
di base, ossia il livello più basso al quale un fiume
più arrivare ad erodere il suo alveo; in questo caso il
livello di base assoluto, detto terminale, è il livello del
mare poiché al disotto di tale livello il fiume non esiste
più. Esistono anche dei livelli detti temporanei o
locali, come laghi, bacini artificiali, rocce più resistenti
che danno vita a delle cascate, corsi d'acqua principali che fanno da livello di base per l'affluente.
Una qualsiasi modifica della quota del livello di base implica un aggiustamento dell'attività del
corso d'acqua che tenderà ad erodere il suo alveo se il livello di base scende, mentre tenderà ad
sedimentare se il livello sale. In questi casi si nota anche il processo di erosione regressiva che si
verifica quando il livello di base scende, allora il fiume tende ad erodere nelle immediate vicinanze
della foce per poi retrocedere verso la sorgente. Negli schemi riportati si notano i diversi profili: nel
caso 1 si ha un lago che, se scompare (per motivi tettonici ad esempio, schema 2), eliminerà il
livello di base locale e il fiume tenderà a modificare il suo profilo per ristabilire il suo equilibrio; se,
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successivamente, si crea nuovamente un livello di base locale (con una diga ad esempio, schema 3),
il fiume tenderà a cercare il nuovo equilibrio con un nuovo profilo. Un esempio è la diga ENEL di
Monticelli d’Ongina dove il fiume Po ha praticamente azzerato il suo gradiente formando una
specie di lago che arriva alle porte di Piacenza. In questo tratto, la corrente diminuisce fortemente
lasciando sedimentare grandi quantità di materiale alluvionale innalzando il fondo del fiume,
rendendolo pensile sul territorio circostante.
L'azione dell'acqua nei fiumi si può riassumere in:
• erosione,
• trasporto e
• sedimentazione di materiale.
Normalmente l'azione erosiva si manifesta a monte
dove la velocità delle acque e soprattutto le piene
stagionali possono trasportare anche notevoli
quantità di materiale, anche grezzo.
Il trasporto avviene nella parte mediana del fiume
essenzialmente come carico disciolto, carico
sospeso, e carico di fondo, (vedi il trasporto
sedimentario); la deposizione avviene verso la foce
del fiume e poi successivamente in mare dove, se le
correnti lo permettono, si possono formare degli
enormi delta, come quello del Nilo, del Mississipi e,
più limito, del Po. Quando le correnti marine
portano via il materiale prima che riesca a depositarsi, la foce assume la forma di estuario.
Possiamo anche avere delle conoidi alluvionali, cioè strutture simili al delta ma che si formano sulla
terra emersa quando i corsi d'acqua arrivano in pianura dai monti e la loro velocità diminuisce
bruscamente, depositando tutto il materiale che trasportano.
Nella carta accanto è riportata la ricostruzione schematica del
delta del Po nel corso degli ultimi 2000 anni: linea rosa intorno al
100 a.C.; linea nera intorno al 500; linea rossa intorno al 1200;
linea grigia nel 1600; linea verde nel 1750 (da Scienze della
Terra, Tarbuk, Ed. Principato).
Sotto una conoide alluvionale, Valle della Morte, California.
Le valli fluviali possono assumere il classico aspetto ad V mentre
quelle a forma di U sono di origine glaciale, se il fiume è
relativamente piccolo e se riesce a scavarsi un suo alveo; mentre
se la valle è ampia, soprattutto vicino alla foce, il fondo della
valle sarà piatto e cosparso di sedimenti.
Le valli fluviali a forma di U sono invece di origine glaciale.
La forma di queste valli ci da una indicazione sul tipo di
gradiente che caratterizza il fiume e della capacità di erosione del
corso d'acqua: nel primo caso il gradiente è molto alto e, di
conseguenza, il fiume, che ha una grande forza erosiva, scava un
profondo alveo; nel secondo caso, con un gradiente
minore, l'erosione è principalmente laterale e, la
tendenza, è di creare ampie valli piatte.
Quindi, quando il gradiente inizia a diminuire, l'azione
erosiva si trasferisce dal fondo dell'alveo ai fianchi della
valle e tende ad allargarla trasformandola in una piana
alluvionale del fiume, detta di erosione; si può formare
anche per deposizione di materiale come nella bassa valle
del Tevere. Spesso queste sedimentazioni locali sono
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innescate da grossi cambiamenti nel livello di base (durante le variazioni dei livelli dei mari ad
esempio). Nella foto accanto le gole dell'Alcàntara (Sicilia) scavate in colate laviche dell'Etna; sotto
una tipica valle fluviale a forma di V.
Nelle zone di montagna si trovano quindi valli a V anche molto strette, dette forre e gole, con
pareti ripidissime e molto alte,
La forma delle valli che caratterizzano i fiumi dipende anche dalle tipologie di rocce su cui scorre il
fiume: rocce friabili saranno facilmente erodibili e daranno vita a valli più ampie e percorsi più
regolari; rocce più dure saranno difficilmente erodibili quindi formeranno valli molto più aspre.
Una alternanza di rocce tenere e resistenti darà vita a dei punti poco erodibili e a delle locali
variazioni del livello di base. Come conseguenza ci verificheranno variazioni locali di erosione o di
deposito dei sedimenti creando le cosiddette rapide, o cascate.
Un esempio è la famosa cascata del Niagara, causata da uno strato di dolomie che protegge una
litologia sottostante più tenera. Un altro esempio è il salto dell'Angel (salto dell’Angelo), in
Venezuela, che raggiunge i 950 metri di altezza.
Sotto la morfologia fluviale in relazione al substrato con rocce tenere e rocce più dure (competenti).
Andando verso il mare la morfologia si
addolcisce e il fiume percorre delle valli più
ampie e, nelle pianure, dove l'azione erosiva
in senso stretto è praticamente assente, prevale
quella di trasporto del sedimento verso il
mare. I corsi d'acqua in queste condizioni si
muovono in ampie anse chiamate meandri che
cambiano spesso posizione, sia lateralmente,
che verso valle (a meno che non siano
"incassati " in sedimenti rocciosi) perché il
fiume tende ad erodere nel lato esterno del
meandro e a depositare i sedimenti nel lato
interno.
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A causa delle diverse velocità dell'acqua, a volte si possono osservare dei salti di meandro dove il
fiume taglia il collo del meandro e lo salta creando dei laghetti a "corno di bue".
Quando un fiume arriva ad avere queste caratteristiche, si può dire che è nella sua fase matura
poiché ha eroso il suo alveo e, poi, le sue sponde per allargare la valle.
Appena il gradiente ha trovato un equilibrio inizia la fase di meandrificazione nella pianura.
Concludendo, un fiume può modellare il paesaggio in modo radicale passando dalla fase iniziale
dove la morfologia è piatta, attraverso una fase giovane dove il fiume erode il terreno e le rocce
sottostanti modellando la morfologia con cascate e rapide, alla fase matura dove si è formata una
valle e, infine, a quella di vecchiaia dove l'effetto dell'erosione ha creato nuovamente una sorta di
valle molto ampia o pianura detto penepiano.
Nella foto sotto i meandri incassati del San Juan River (Utah, USA).