analisi e monitoraggio dei processi morfologici nel - CIGNo

PROGRAMMA DI RICERCA 2000-2003
LINEA 3.2
ANALISI E MONITORAGGIO DEI PROCESSI
MORFOLOGICI NEL SISTEMA LAGUNARE
VENEZIANO
Responsabile scientifico: Giampaolo Di Silvio
Dipartimento IMAGE - Università di Padova
Department of Civil Engineering and Management – University of Twente (NL)
Dipartimento di Ingegneria Ambientale – Universita’ di Genova
INDICE
Sezione 1. Informazioni scientifiche e gestionali generali riassuntive
1.1
Risultati generali del progetto di ricerca (in italiano)
1.2
General results of the project
1.3
Risposte alle domande del bando
1.3.1
Quali aspetti e quali fenomeni maggiormente rilevanti bisogna tenere in conto per
definire adeguatamente la dispersione idrodinamica nella Laguna di Venezia?
1.3.2
Quali sono i modelli più adatti a descrivere il trasporto idrodinamico netto di
sedimenti sospesi e al fondo e i fenomeni connessi con le risospensioni da vento nei
bassifondi?
1.3.3
Quali sono i modelli più adatti a descrivere i processi morfologici/ecologici
accoppiati, con particolare rilievo agli aspetti connessi con la genesi e la morfologia
delle barene?
1.3.4
Quali sono i modelli più adatti a descrivere i fenomeni di crescita e di
aggiustamento di ambienti lagunari ad eustatismi accelerati, le dinamiche delle
“closed marshes” e delle “open marshes”, le dinamiche dei bassifondi amorfi, i
fattori di stabilità delle barene, le dinamiche evolutive delle reti a marea?
1.3.5
Come implementare e validare i modelli digitali del terreno e per il telerilevamento
di zone umide costiere, applicati alla Laguna di Venezia?
1.6
1.4
Sintesi del progetto di ricerca (in italiano)
1.5
Summary of the research project
Elenco dei contenitori dei risultati (“deliverables”) e loro tipologia di trasmissione
1.6.1 Pubblicazioni prodotte
1.6.2 Software
1.6.3 Database
1.6.4 Cartografia
1.7
Composizione gruppo di ricerca
1.8
Aspetti innovativi da approfondire ulteriormente
Sezione 2. Aspetti gestionali della ricerca
2.1
Macroattività (WP), unità operative coinvolte e loro integrazione
2.2
Iniziative di coordinamento specifiche
2.3
Gestione del budget
Rapporto Finale Linea 3.2
2
2.3.1 Problematiche inerenti gli aspetti di budget
2.3.2 Cofinanziamenti ricevuti da altre organizzazioni / Enti
Sezione 3. Informazioni di sintesi sugli argomenti rilevanti oggetto della
ricerca
3.1
Descrizione degli argomenti
3.2
WP1. Analisi dei dati
3.2.1 Composizione unità operativa
3.2.2 Obiettivi
3.2.3 Attività preliminari
3.2.4 Attività in campo ed in laboratorio
3.2.5 Elaborazioni
3.2.6 Risultati ottenuti
3.2.7 Pubblicazioni prodotte
3.3
3.4
WP2. Elaborazioni e modelli concettuali
3.3.1
Composizione unità operativa
3.3.2
Obiettivi
3.3.3
Attività preliminari
3.3.4
Attività in campo ed in laboratorio
3.3.5
Elaborazioni
3.3.6
Risultati ottenuti
3.3.7
Pubblicazioni prodotte
WP3. Monitoraggio della vegetazione, della morfologia e di alcune caratteristiche
sedimentologiche
3.5
3.4.1
Composizione unità operativa
3.4.2
Obiettivi
3.4.3
Attività preliminari
3.4.4
Attività in campo ed in laboratorio
3.4.5
Elaborazioni
3.4.6
Risultati ottenuti
3.4.7
Pubblicazioni prodotte
Conclusioni e osservazioni
Rapporto Finale Linea 3.2
3
1. INFORMAZIONI SCIENTIFICHE E GESTIONALI
GENERALI RIASSUNTIVE
1.1
Risultati generali del progetto di ricerca (in italiano)
Il sistema lagunare veneziano si inserisce, dal punto di vista morfologico, fra gli ambienti
costieri di tipo estuario cioè controllati in maniera sostanziale dall’escursione di marea. Tali
ambienti sono oggetto di ricerca sistematica da non più di qualche decennio, e presentano una vasta
casistica di configurazioni a seconda dell’importanza relativa della marea rispetto ad altre forzanti
(onde interne, moto ondoso in mare, apporti fluviali). Rispetto ad altri ambienti estuarini la laguna
di Venezia si può classificare come corta (cioè con tempi di propagazione, dal mare all’estremità
verso terra, uguali o inferiori ad ¼ del periodo di marea) e a limitata escursione di marea (fra
“microtidal” e “mesotidal”). La configurazione idrodinamica e morfologica di questi ambienti è tale
da rendere la laguna di Venezia soggetta a meccanismi fisici e biologici che ne garantiscono la
conservazione, almeno fin tanto che le perturbazioni introdotte (di tipo naturale, ma più
frequentemente di tipo antropico) non ne modifichino in modo irreversibile il funzionamento.
Le lagune corte a limitata ampiezza di marea si caratterizzano infatti per la presenza di canali
con sezione progressivamente decrescente dal mare verso la periferia, i quali formano una rete
aperta di tipo dentritico che distribuisce i flussi di marea su tutto il bacino. La rete di canali,
relativamente profondi e caratterizzati da correnti di marea piuttosto intense, è incisa su ampie zone
intermareali a profondità limitata (bassi fondali). Sia i canali, sia i bassi fondali, sono spesso
costellati da superfici poste a quota di poco superiore al medio mare e coperte di vegetazione alofila
(barene).
Le indagini condotte nella presente Linea 3.2 del Progetto Corila (fortemente complementare
alla Linea 3.7) hanno permesso di studiare il comportamento idro-morfodinamico del sistema
lagunare nel suo complesso e nelle sue componenti principali (canali, bassi fondali e barene). Sono
infatti queste tre componenti del sistema che assicurano, attraverso interazioni assai complesse,
l’autoregolazione e l’automantenimento dell’ambiente lagunare, non solo fisico ma anche biologico.
Le ricerche sono state condotte applicando in modo congiunto modelli fisici di laboratorio,
modelli matematici con vario grado di semplificazione e dati di campagna sia attuali, sia storici.
Sebbene risulti subito evidente la grande complessità del sistema lagunare veneziano, si è reputato
che un approccio “riduzionistico” al problema, consistente cioè nello studio dettagliato e separato
dei singoli meccanismi che coesistono nel sistema, fosse comunque necessario per dar ragione di
certi comportamenti. Il modello fisico applicato per questo studio è stato pertanto estremamente
schematico (canale a marea con sezione rettangolare di larghezza assegnata, convergente o
uniforme), e tale da riprodurre l’evoluzione nel tempo del profilo di fondo, come effetto della sola
forzante mareale sui sedimenti che costituiscono il fondo stesso. Si fa osservare tuttavia che per la
Linea di Ricerca 3.7, coordinata con la presente Linea 3.2, è stato costruito un modello fisico ancora
schematico ma in grado di simulare anche il comportamento dei bassi fondali adiacenti al canale,
nonché la formazione spontanea del canale stesso come risultato delle correnti alternate di marea a
partire da un bacino inizialmente piatto.
Anche alcuni dei modelli matematici sviluppati nell’ambito della ricerca sono in grado di
riprodurre, col massimo grado di dettaglio, i processi idro-morfodinamici che scaturiscono dalla
sola forzante mareale nelle condizioni geometriche schematiche appena descritte (modelli
schematici o idealizzati). Altri modelli matematici pure realizzati per la Linea 3.2, al contrario, sono
in grado di mettere in conto forzanti di vario tipo (marea, vento, clima marino, apporti fluviali) in
situazioni geometriche complesse, attraverso però una descrizione più grossolana dei processi idromorfodinamici (modelli concettuali o intermareali). Si tratta, per entrambe le categorie, di modelli
semplificati ma specificamente orientati per rispondere, almeno in parte, ai quesiti posti dal bando,
talvolta impiegati congiuntamente fra di loro e con i modelli sviluppati nella Linea 3.7.
Rapporto Finale Linea 3.2
4
Mentre i modelli schematici, sia matematici sia di laboratorio, incorporano in modo completo i
meccanismi che descrivono l’azione di una forzante mareale periodica, i modelli concettuali,
essendo più aggregati, richiedono la taratura di alcuni coefficienti semiempirici attraverso il
confronto con i modelli schematici oppure con i dati di campagna meteorologici, idraulici e
morfologici raccolti nella laguna di Venezia. I modelli fisici e matematici sono stati ampiamente
utilizzati, assieme ai dati sperimentali raccolti, per dare risposta alle domande poste dal bando.
1.2
General results of the project
From the morphological point of view, the Lagoon of Venice belongs to the estuarine coastal
landscapes, i.e. coastal landscapes substantially controlled by the tide. Such landscapes have been
object of research only since a few decades and present a variety of configurations which depend on
the relative importance of the tide with respect to other driving forces (sea climate, local wind,
riverine input etc..).
The Venice lagoon can be classified as a microtidal (or mesotidal) lagoon of relatively short
length (propagation time equal to or shorter than ¼ of the tidal period). These lagoons are usually
characterised by a dendritic (tree-shaped) network of tidal channels, cut across shallow shoals and
flat salt marshes. The (co)existence and survival of these morphological components is guaranteed
by self-regulating mechanisms, where the protection by vegetation cover (alophile plants in the salt
marshes and sea weeds in the shoals) plays a fundamental role. Investigations carried on by the
present Linea 3.2 (complementary to Linea 3.7) gave a rather complete morphodynamic description
of the Venetian system as a whole and of its components, including the fundamental biological
mechanisms. Investigations have been carried on by:
•
schematic physical models of a rectangular tidal channel with uniform and
convergent width, for studying bottom profile evolution under the action of
periodical tidal oscillation;
•
schematic physical models of a rectangular tidal basin (channel/shoals system),
for studying the developments of a tidal channel over an initially flat
configuration of the tidal basin (in collaboration with Linea 3.7);
•
schematic 1D mathematical model reproducing the configurations of compact
tidal channels, as the physical models above, under the action of tides (at tidal
scale);
•
conceptual intertidal 0-D and 1-D mathematical models reproducing the three
components of the lagoon (channels, shoals and salt marshes) under the action
of tides, local wind, marine climate, riverine input and subsidence;
•
field and remote-sensing observations for studying the behaviour of salt marshes
from the physical and biological point of view.
Conceptual models (as the most aggregated ones) need a calibration of their semi-empirical
coefficients. Some of these coefficients have been evaluated by comparison with the results of the
schematic models. Other coefficients have been evaluated from the data already available, or
especially collected on the field during the project.
Field data collection during the present project has been partially co-financed by other projects
regarding the Venice lagoon. The data utilized for the mathematical models of the present
especially concern the role of vegetation in the salt-marshes morphodynamics.
1.3
Risposte alle domande del bando
Al termine del triennio di ricerca è possibile dar risposta, almeno in parte, a ciascuna delle
domande formulate nel bando. È possibile peraltro riconoscere come le risposte alle cinque
Rapporto Finale Linea 3.2
5
domande siano in parte collegate, per cui sarà
opportuni riferimenti trasversali.
necessario, nei paragrafi successivi, fare gli
1.3.1 Quali aspetti e quali fenomeni maggiormente rilevanti bisogna tenere in conto
per definire adeguatamente la dispersione idrodinamica nella Laguna di Venezia?
I fenomeni di dispersione idrodinamica presenti nella laguna di Venezia e che intervengono nel
trasporto di sedimenti sono estremamente diversi, dipendendo dalla scala spaziale e temporale del
problema considerato. Alla scala mareale (minuti e ore) il meccanismo dominante nei canali e nei
bassi fondali è la “dispersione di Taylor”, legata al non uniforme profilo verticale di velocità della
corrente di marea. In corrispondenza ai moli foranei esterni, anche la turbolenza libera legata ai
macro vortici può avere un effetto additivo considerevole.
Alla scala intermareale (giorni, mesi), il meccanismo dominante è probabilmente quello
dovuto allo scambio trasversale fra canali e bassi fondali dovuto ai flussi alternati di marea
(“trapping and pumping”). Per una rete di canali “chiusa”, molto importante può essere altresì la
circolazione netta residua (espressa in termini euleriani) fra i canali dominati dal flusso e quelli
dominati dal riflusso. Tale circolazione residua tende peraltro ad essere piuttosto piccola in presenza
di reti dendritiche “aperte” come appunto la rete a marea naturale nella laguna di Venezia.
Per un canale a marea privo di bassi fondali, il fenomeno di “trapping and pumping” è
trascurabile. È peraltro da verificare l’importanza dello scambio, nel corso del ciclo di marea, fra
zone a bassa velocità e zone a più alta velocità nella sezione trasversale, sia pure compatta, del
canale. Trattandosi di sedimenti, inoltre, un trasporto netto non trascurabile lungo un canale a marea
può aversi (anche in presenza di trasporto netto nullo per l’acqua) in virtù dell’asimmetria della
velocità di marea fra la fase di flusso e quella di riflusso.
L’importanza relativa dei singoli fenomeni di trasporto dispersivo dipende dalla configurazione
specifica considerata sia in termini geometrici, sia in termini di forzante mareale. È ancora oggetto
di indagine una formulazione teorica del “coefficiente di dispersione intermareale”, sia in termini 1dimensionali, sia in termini 2-dimensionali.
1.3.2 Quali sono i modelli più adatti a descrivere il trasporto idrodinamico netto di
sedimenti sospesi e al fondo e i fenomeni connessi con le risospensioni da vento nei
bassifondi?
Mentre il trasporto convettivo dei sedimenti a scala mareale nei canali dipende esclusivamente
dalle correnti di marea, il trasporto solido nei bassi fondali dipende congiuntamente dalle correnti di
marea e dal moto ondoso locali. Le correnti di marea nei bassi fondali sono infatti troppo deboli per
sollevare i sedimenti dal fondo, sebbene possano trasportare a distanza notevole ( e comunque fino
al canale più vicino) i sedimenti sollevati dalle onde. Per la simulazione del trasporto convettivo dei
sedimenti a scala mareale, quindi, è necessario disporre di un modello idrodinamico
bidimensionale in grado di riprodurre sia il campo delle velocità orizzontali determinato dalla
marea, sia lo sforzo tangenziale al fondo determinato dal moto ondoso.
Il trasporto netto intermareale su lungo periodo è dato dalle modeste differenze fra il trasporto
in fase di flusso e in fase di deflusso, tenendo peraltro presente il diverso stato di risospensione dei
sedimenti determinato dal moto ondoso sui bassi fondali nelle diverse condizioni di vento. In linea
di principio simulazioni morfodinamiche a lungo termine sono possibili simulando passo dopo
passo sia le forzanti di marea, sia quelle di moto ondoso per il periodo di tempo necessario (decenni
e più). Per valutare il trasporto solido netto in questo modo diventa molto importante la corretta
combinazione cronologica fra l’oscillazione di marea e la distribuzione spaziale del vento locale
(variabile in direzione, fetch ed intensità) e delle conseguenti onde, più o meno frangenti.
Ha dunque rilevanza, accanto ai modelli a breve scala di tempo, la possibilità di applicare
modelli concettuali a lungo termine, basati sulla nozione di “concentrazione media” locale e in cui il
Rapporto Finale Linea 3.2
6
trasporto dominante di tipo dispersivo (meccanismo di “trapping and pumping” descritto nel
paragrafo 1.3.1) è rappresentato da un coefficiente di dispersione intermareale.
1.3.3 Quali sono i modelli più adatti a descrivere i processi morfologici/ecologici
accoppiati, con particolare rilievo agli aspetti connessi con la genesi e la morfologia delle
barene?
I processi morfologici/ecologici accoppiati che interessano gli ambienti lagunari riguardano
soprattutto l’azione protettiva esercitata dalla vegetazione sulle particelle di suolo sollevate dal
moto ondoso. Tale protezione avviene principalmente nei bassi fondali da parte delle fanerogame
marine, e nelle barene da parte della vegetazione alofila. È necessario dunque associare un modello
morfologico ad un modello biologico che descriva la nascita, crescita e morte delle fitocenosi
interessate.
I modelli biologici, generalmente, sono caratterizzati da scale stagionali, decisamente più
lunghe di quelle della marea e del moto ondoso in grado di riprodurre il trasporto solido
(convettivo) a breve intervallo di tempo (ore). Per quanto riguarda il bilancio sedimentologico delle
barene c’è da osservare che le particelle solide (sia organiche, sia inorganiche) vengono portate,
attraverso la rete di canali e ghebi, verso le barene dalle correnti di flusso ed allontanate dalle
correnti di riflusso (ma solo in condizioni di moto ondoso sufficientemente forte da sollevare le
particelle). In generale, quindi, la superficie barenale tende progressivamente ad innalzarsi fino a
raggiungere una quota massima di equilibrio non molto diversa dalla massima escursione di marea.
L’innalzamento della quota barenale dipende da fattori idraulici, biologici e di comportamento del
suolo. I dati sperimentali sull’innalzamento della superficie barenale sono disponibili solo su lunghi
periodi di tempo. Anche in questo caso, quindi, si pone il problema di ricondurre ad una scala di
tempo più lunga l’azione a breve termine esercitata dalle correnti e dalle onde (vedi paragrafo
1.3.2).
L’azione protettiva della vegetazione alofila e la cattura dei sedimenti inizia non appena la
superficie nuda del fondo supera una certa quota e comincia ad essere colonizzata dalle specie più
resistenti alla sommersione. A misura che la superficie di innalza, poi, altre specie si stabiliscono
sulla barena; alla progressiva crescita delle quote si oppone la subsidenza e l’equstatismo (vedi
paragrafo 1.3.4).
Per quanto riguarda la demolizione delle barene da parte del moto ondoso, questa avviene
attraverso crolli successivi del bordo esposto verso i bassi fondali non appena il dislivello fra barena
e bassofondo è troppo elevato in relazione alle caratteristiche geotecniche del terreno. È dunque
evidente che il meccanismo di formazione, sviluppo altimetrico e planimetrico e demolizione della
barene può essere riprodotto soltanto attraverso un modello che incorpori le tre componenti
morfologiche (canali e ghebi, bassi fondali e superfici vegetate), nonché i principali processi
biologici, idrodinamici, morfodinamici, di compattamento e crollo sopra accennati.
Nel corso della ricerca l’attenzione è stata posta, da un lato, all’analisi dettagliata dei singoli
processi, dall’altro, alla possibilità di descrivere l’azione congiunta degli stessi processi con grado
di aggregazione spaziale e temporale più ampio (vedi paragrafo 1.3.4).
1.3.4 Quali sono i modelli più adatti a descrivere i fenomeni di crescita e di
aggiustamento di ambienti lagunari ad eustatismi accelerati, le dinamiche delle “closed
marshes” e delle “open marshes”, le dinamiche dei bassifondi amorfi, i fattori di stabilità
delle barene, le dinamiche evolutive delle reti a marea?
Modelli semplificati a lungo termine sono stati applicati per descrivere la complessa dinamica
del sistema morfologico veneziano negli ultimi duecento anni, soprattutto determinata da cause
antropiche. Una forzante del sistema lagunare veneziano assolutamente non trascurabile a lunga
scala di tempo, è l’aumento relativo del livello medio del mare (combinazione di subsidenza ed
eustatismo) soprattutto quando accelerato da cause antropiche (per esempio, l’eccessivo pompaggio
Rapporto Finale Linea 3.2
7
di acqua sotterranea fra gli anni ’30 e ’70 del novecento). All’aumento del livello medio del mare in
quel periodo (assieme ad altre cause antropiche precedenti e successive, ma verosimilmente ancora
attive) è attribuita la forte riduzione della superficie barenale dopo il 1930.
I modelli semplificati a lungo termine sono in grado di descrivere la riduzione della superficie
delle barene in quel periodo, mettendo in conto gli effetti congiunti dell’idrodinamica, della
biologia e della geotecnica. Le ricerche svolte (vedi paragrafo 1.3.3) hanno fornito elementi utili per
tarare e perfezionare i modelli semplificati.
Modelli più raffinati sono invece probabilmente necessari per descrivere le dinamiche
morfologiche legate a particolari condizioni di stabilità. Fra queste dinamiche possono essere
menzionate la formazione di forme di fondo nei canali lagunari (già rilevate in ambiente fluviale), la
formazione di canali intrecciati rispettivamente dominati dalle correnti di flusso e di riflusso
(importanti in altri ambienti di estuario, ad esempio, la Schelda, ma non a Venezia); la formazione
di meandri; la formazione di una rete dendritica a partire da un bacino piatto; etc.. Tali dinamiche
sono verosimilmente controllate dalle sole correnti di marea, per cui modelli completi a breve scala
di tempo (di tipo numerico bidimensionale o addirittura di tipo analitico quasi dimensionale) sono
spesso sufficienti per evidenziare le condizioni di stabilità. Diverso, però, è il discorso per quanto
riguarda la capacità di detti modelli a riprodurre esattamente configurazioni morfologiche
riscontrate in natura. È probabile infatti che, in questo caso, anche effetti collaterali (come il moto
ondoso sui bassifondi o, ancora di più, la presenza della vegetazione nelle barene) siano necessari
per una corretta riproduzione dei fenomeni.
1.3.5 Come implementare e validare i modelli digitali del terreno e per il
telerilevamento di zone umide costiere, applicati alla Laguna di Venezia?
La ricerca svolta ha mostrato come siano di grande importanza informazioni topografiche e
caratterizzazioni planimetriche telerilevate di elevato dettaglio. In particolare, risultano necessarie
risoluzioni planimetriche comprese tra alcuni centimetri e il metro, per descrivere adeguatamente la
geometria della rete di canali e la distribuzione della vegetazione. La caratterizzazione
dell'elevazione topografica deve essere parimenti di elevato dettaglio, con accuratezze in verticale
dell'ordine al più di qualche centimetro, per cogliere i ridotti gradienti tipici dell'ambiente di barena,
ed ottenibili solo attraverso rilievi in campo od accurati rilievi laser-altimetrici da aereo.
Per quanto attiene il telerilevamento multi/iper-spettrale da aereo, la classificazione dettagliata
della vegetazione di barena richiede, spettralmente, una discretizzazione dell'intervallo del
visibile/vicino infrarosso dettagliata (n. bande superiore a 15 nelle esperienze condotte) per
garantire una discriminazione accettabile delle diverse specie vegetali.
1.4
Sintesi del progetto di ricerca
Il progetto di ricerca si è articolato su tre Work Packages, che rappresentano altresì i tre
argomenti principali svolti.
Nel WP1 (analisi dei dati) si è proceduto alla raccolta ed elaborazione dei dati batimetrici,
idraulici, meteorologici, sedimentologici e vegetazionali, necessari a comprendere i meccanismi idrmorfodinamici che modellano la laguna e la loro interazione con i meccanismi di tipo ecologico.
Tali meccanismi sono stati poi incorporati nei modelli concettuali di cui al WP2.
Nel WP2 (Elaborazione e modelli concettuali) si sono sviluppati modelli fisici e matematici
allo scopo di riprodurre, dapprima in modo separato e dettagliato (modelli semplificati) i processi
elementari che si manifestano in laguna a scala mareale. Successivamente gli stessi processi sono
stati incorporati in modo aggregato e a scala maggiore nei cosiddetti modelli concettuali
(intermareali).
Nel WP3 (Monitoraggio della vegetazione, della morfologia e di alcune caratteristiche
sedimentologiche) si sono effettuate campagne di misure volte alla caratterizzazione delle
Rapporto Finale Linea 3.2
8
componenti fisiche e biologiche delle barene. Le campagne svolte riguardano osservazioni di
campo e di telerilevamento, che sono state sottoposte successivamente ad elaborazioni numeriche
ed analitiche. Alcune di queste osservazioni sono state anche utilizzate per la taratura dei modelli
concettuali riguardanti le barene (WP2).
1.5
Summary of the research project
The research Project is organised into three Work Packages, which also represents the main
topics covered by the investigation.
In WP1 (Analysis of data), the data regarding topography, hydrodynamics, meteorology,
sedimentology and vegetation of the Venice Lagoon, both in the present and in the past conditions,
have been collected and processed. The data have been utilized for understanding the physical and
biological mechanisms shaping the lagoon, that have subsequently been incorporated in the
“conceptual models” developed in WP2.
In WP2 (Data processing and conceptual modelling), appropriate physical and mathematical
models have been developed with the purpose of simulating, at first in a separate way and with a
high degree of resolution (simplified models), the elementary processes taking place in the Lagoon.
Subsequently, the same processes have been incorporated at a longer scale and in a more aggregated
way in the so called (intertidal) “conceptual models”.
In WP3 (Monitoring vegetation, morphology and sedimentology), a number of measuring
campaigns have been carried on with the purpose of characterizing the physical and biological
components of “barene” (salt marshes). The campaigns concern both field and remote sensing
observations, which have been subsequently subjected to numerical and analytical processing.
Some observations have also been utilized for calibrating conceptual models (see WP2).
1.6 Elenco dei contenitori dei risultati (“deliverables”) e loro tipologia di
trasmissione
1.6.1 Pubblicazioni prodotte
Barusolo, G., 2001. Morfologia lagunare: modello di interazione fra barene, canali e bassi fondali,
Tesi di Laurea, Università di Padova.
Bolla, M., Tambroni, N., Zucca, C., Solari, L, Seminara, G., 2001, Long term morphodynamic
equilibrium of tidal channels: preliminary laboratory observations. In: IAHR Symposium on
River, Coastal and Estuarine Morphodynamics, Obihiro (Japan), 10-14 september, 423-432.
Bolla Pittaluga, M., Seminara, G., 2002, Trasporto solido in moti lentamente variabili ed equilibiro
morfodinamico di canali mareali, Atti XXVIII Convegno di Idraulica e Costruzioni Idrauliche,
Potenza, 16-19 Settembre, Vol. 5, pp. 29-36.
Bolla Pittaluga, M., Seminara, G., 2002, Trasporto solido in moti lentamente variabili ed equilibrio
morfodinamico di canali mareali, XVIII Convegno di Idraulica e Costr. Idrauliche, Potenza, 1619 settembre.
Bolla Pittaluga, M., Seminara, G., 2003, Depth-integrated modeling of suspended sediment
transport, Water Resources Research, 39(5), 1137, 1-1/1-11.
Bolla Pittaluga, M., Seminara, G., 2004, Long Term Morphodynamic Equilibrium of Tidal
Channels: Settling Lag, Overtides and Sediment Supply, inviato a Coast. Eng.
Camatta, L., 2001. Indagine sulla formazione di barre multiple mediante un modello matematico 2D, Tesi di Laurea, Università di Padova.
Belluco E., M. Camuffo, A. D`Alpaos, S. Silvestri, A. Marani, M. Marani. “Salt marsh monitoring
from remote sensing: vegetation and morphology”, European Geophysical Society General
Assembly, Nice, France, 6-11 April 2003.
Rapporto Finale Linea 3.2
9
Camuffo M., E. Belluco, S. Silvestri, A. Marani, M. Marani, “Salt marsh monitoring from remote
sensing”, Airborne remote sensing for Geophysical and Environmental Applications,
Workshop, Roma, Italy, 14-16 April 2003.
Ceriali, A., 2003. Telerilevamento delle dinamiche di barena, Tesi di laurea, Università Cà Foscari
di Venezia.
Costantini, C., 2003. Telerilevamento della barena di S. Felice, Tesi di laurea, Università Cà Foscari
di Venezia.
D’Alpaos, A., 2001. Contributi allo studio idrodinamico e morfodinamico di lagune a marea. Tesi
di Laurea, Università di Padova.
D`Alpaos A., E. Belluco, A. Defina, S. Lanzoni, M. Marani, A. Rinaldo. “Geomorphichydrodynamic characterization of tidal channel networks”, European Geophysical Society
General Assembly, Nice, France, 6-11 April 2003.
D'Alpaos, A., Fagherazzi, S., Defina, A., Marani, M., Lanzoni, S., Rinaldo, A., Channel Initiation
and Competition in Tidal Environments, Eos Trans. AGU, 84(46), Fall Meet. Suppl., Abstract
H52A-1139, 2003.
Dal Monte, L., Di Silvio, G. , Tittonel, A., 2003 Long term Averaged Sediment Concentration in
the Shoals of Tidal Lagoons (abstract), EGS-AGU-EUG Joint Assembly, 6-11 Aprile.
Dal Monte, L., Di Silvio, G., 2003, Long-term sediment concentration and morphological
characteristics of a tidal lagoon, Scientific Research and Safeguarding of Venice, Corila
Research, Program 2002 results, Istituto Veneto di Scienze, Lettere ed Arti, Venezia, in stampa.
Dal Monte, L., Di Silvio, G. , 2004, Evoluzione del fondo di un canale a marea di larghezza
costante (abstract), accettato al 29° Convegno di Idraulica e Costruzioni Idrauliche, Trento 7-10
settembre.
Di Silvio G., Barusolo, G., Sutto, L., 2001, Competing driving factors in estuarine landscape, 2nd
IAHR Symposium on River, Coastal and Estuarine Morphodynamics, Obihiro Japan, 10-14
Sept.
Di Silvio, G. , Dal Monte, L., 2002, Suspended Sediments Concentration in the Shoals of a Tidal
Lagoon, Scientific Research and Safeguarding of Venice, Corila Research, Program 2001
results, Istituto Veneto di Scienze, Lettere ed Arti, Venezia, pp. 259-272.
Di Silvio, G., Dal Monte, L., 2003, Ratio between Channel Cross-Section and Tidal Prism in Short
Lagoons: Validity and Limits of the “Law of Jarret”, 3rd IAHR Symposium on River, Coastal
and Estuarine Morphodynamics, Barcelona, Spain, 1-5 September, Vol. I, pp. 524-533.
Di Silvio, G. , Dal Monte, L., 2004, Sediment concentration in Tidal Lagoons. A contribution to
Long Term Modelling, Journal of Marime Systems, accettato.
Ferrari, S., 2003. Telerilevamento e Analisi spazio-temporale della vegetazione di barena nella
Laguna di Venezia, Tesi di laurea, Università degli Studi di Padova.
Marani, M., Lanzoni, S., Zandolin, D., Seminara, G. e Rinaldo, A. 2002, Tidal meanders, Water
Resour. Res., 38, 1225- 1239.
Marani, M., E. Belluco, A. D'Alpaos, A. Defina, S. Lanzoni, A. Rinaldo, 2003, The drainage
density of Tidal Networks, Water Resources Research, Vol. 39, No 2, 1040.
Marani M., E. Belluco, A. D’Alpaos, A. Defina, S. Lanzoni, A. Rinaldo, 2003. The drainage
density of tidal networks, Water Resour. Res., vol. 39(2), 1040, doi:10.1029/2001WR001051.
Marani M., S. Silvestri, E. Belluco, M. Camuffo, A. D’Alpaos, S. Lanzoni, A. Marani, A. Rinaldo,
“Patterns in tidal environments: salt-marsh channel networks and vegetation”, Eos Transactions
AGU, 84(46), Fall Meet. Suppl., American Geophysical Union, S. Francisco, U.S.A., 8-12
December 2003.
Marani M., S. Silvestri, E. Belluco, M. Tortato, M. Camuffo, A. Marani, “Hysens over the Venice
lagoon. The use of multi- and hyper-spectral data for salt-marsh vegetation mapping and
morphological features description”, 3rd EARSeL Workshop on Imaging Spectroscopy,
Oberpfaffenhofen, Germany, 13-16 May 2003.
Marani, M., E. Belluco, A. D’Alpaos, A. Defina, S. Lanzoni, G. Seminara, A. Rinaldo, On the
geomorphology of tidal environments: the lagoon of Venice, in Scientific Research and
SafeGuarding of Venice, CORILA Research Program Results, Istituto Veneto di Scienze
Lettere ed Arti, 661-678, Venice, 2002.
Rapporto Finale Linea 3.2
10
Marani, M., Lanzoni, S., Silvestri, S., Rinaldo, A., Tidal landforms, patterns of halophitic
vegetation and the fate of the lagoon of Venice, J. of Mar. Systems, in press, 2004.
Marani, M., Lanzoni, S., Zandolin, D., Seminara, G., Rinaldo, A., 2002. Tidal meanders, Water
Resour. Res., 38 (11), 1225-1239.
Lanzoni, S., Tubino, M., 2002, Experimental observation on bar development in cohesionless
channels, Excerpta, CUEN, vol 14, pp. 119-152.
Lanzoni, S., Seminara, G., 2002. Long term evolution and morphodynamic equilibrium of tidal
channels, J. Geophys. Res., 107 (C1), 1-13.
Modenese, L., 2003. Caratteri spettrali, densità e resistenza idrodinamica indotta da vegetazione di
barena, Tesi di laurea, Università degli Studi di Padova.
Penzo, W., 2004. L’osservazione dettagliata di reti a marea: indagini sulla micromorfologia, Tesi di
laurea, Università degli Studi di Padova.
Repetto, R., Tubino, M. and Paola, C., 2002, Planimetric instability of channels with variable width,
J. Fluid Mechanics, vol.457, pp.79-109.
Seminara, G., Lanzoni, S., Solari, L., and Bolla Pittaluga, M., 2001. Tidal Patterns: An introduction
to their morphology and mechanics, Springer Verlag.
Seminara, G. e Tubino, M. 2001, Sand bars in tidal channels. Part 1: Free bars. J. Fluid. Mech.,
440, 49-74.
Seminara, G., Solari, L., Parker, G., 2001, Bed-load transport on arbitrarily sloping beds at low
Shields stress and validity of Bagnold's hypothesis, 2nd IAHR Symposium on River, Coastal
and Estuarine Morphodynamics, Obihiro Japan, 10-14 Sept., pp. 141-150.
Seminara, G., 2001, Invitation to sediment transport, Lecture Notes on Geomorphological Fluid
Mechanics Springer Verlag, Berlin, pp.394-402.
Seminara, G., Blondeaux, P., 2001, Perspective in morphodynamics, River Coastal and Estuarine
Morphodynamics. Eds. G. Seminara, P. Blondeaux, Springer Verlag, pp. 1-9
Seminara, G., Tubino, M., 2002, Sand bars in tidal channels. Part. 1. Free bars, J. Fluid Mech.Vol.
440, pp. 49-74
Silvestri, S., Defina, A., Marani, M., Tidal regime, salinity and salt-marsh plant zonation,
submitted, 2004.
Solari, L., Seminara, G., Lanzoni, S., Marani, M., Rinaldo, A., 2002, Sand bars in tidal channels.
Part. 2. Tidal Meanders, J. Fluid Mech.Vol. 451, pp. 203-238.
Sutto, L., 2001, Morfologia lagunare: verifica ed applicazioni di un modello morfologico, Tesi di
Laurea, Università di Padova.
Tambroni, N., Bolla Pittaluga, M., Seminara, G., 2002, Equilibrio morfodinamico di canali mareali:
osservazioni sperimentali, Atti XXVIII Convegno di Idraulica e Costruzioni Idrauliche,
Potenza, 16-19 Settembre, Vol. 5, pp. 133-140.
Tambroni, N., Bolla Pittaluga, M., Seminara, G., 2004, Laboratory observations on the long term
morphodynamic evolution of tidal channels and tidal inlets, in corso di revisione su Water
Resour. Res.
Tessarollo A., 2002. Il telerilevamento nello studio e monitoraggio della vegetazione di barena, Tesi
di Laurea, Università di Padova.
Tittonel, A., 2002, Morfologia dei bacini a marea: confronto tra il Waddenzee olandese e la laguna
di Venezia, Tesi di laurea, Università di Padova.
Valerio, F., 2001. Identificazione dei partiacque in un bacino lagunare a marea. Tesi di Laurea,
Università di Padova.
1.6.2 Software
Vari software (non pubblicati) per elaborazioni di dati lagunari e modelli morfologici.
Rapporto Finale Linea 3.2
11
1.6.3 Database
Dati raccolti e parzialmente pubblicati nelle memorie citate (vedi 1.6.1).
1.6.4 Cartografia
Cartografia di dettaglio di limitate zone barenali.
1.7
Composizione gruppo di ricerca
Cognome nome
Istituto di appartenenza
e-mail
G. DI SILVIO
G. SEMINARA
A. DEFINA
S. LANZONI
M. MARANI
H. DE VRIEND
P. SIMONINI
A. D’ALPAOS
L. DAL MONTE
M. BOLLA PITTALUNGA
NICOLETTA TAMBRONI
S. COLA
E. BELLUCO
M. TORTATO
VALERIA GAROTTA
ANNEKE HIBMA
G. BARUSOLO
UNIV. DI PADOVA
UNIV. DI GENOVA
UNIV. DI PADOVA
UNIV. DI PADOVA
UNIV. DI PADOVA
T.U.D
UNIV. DI PADOVA
UNIV. DI PADOVA
UNIV. DI PADOVA
UNIV. DI GENOVA
UNIV. DI GENOVA
UNIV. DI PADOVA
UNIV. DI PADOVA
UNIV. DI PADOVA
UNIV. DI GENOVA
T.U.D.
UNIV. DI PADOVA
UNIV. DI PADOVA
UNIV. DI PADOVA
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
A. TITTONEL
L.SUTTO
1.8
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
Aspetti innovativi da approfondire ulteriormente
Gli aspetti innovativi della ricerca riguardano l’uso congiunto di
modelli schematici (fisici e matematici), di modelli matematici
concettuali e di dati sperimentali di campagna per interpretare vari
aspetti di morfodinamica lagunare. Quelli da approfondire
ulteriormente riguardano da un lato i meccanismi non ancora
esaminati (per esempio l’effetto congiunto del vento e della marea),
dall’altro la giustificazione teorica di alcuni processi (per esempio il
trasporto dispersivo intermareale). Questi aspetti saranno esaminati
nel Progetto Corila 2002-2006, Linea 3.18.
Rapporto Finale Linea 3.2
12
PROGRAMMA DI RICERCA 2000-2003
LINEA 3.2
ANALISI E MONITORAGGIO DEI PROCESSI
MORFOLOGICI NEL SISTEMA LAGUNARE
VENEZIANO
2. ASPETTI GESTIONALI DELLA RICERCA
2.1
Macroattività (WP), unità operative coinvolte e loro integrazione
WP1: Analisi dei dati
WP1.1. Organizzazione dei dati esistenti
WP1.2. Individuazione dei diversi meccanismi fisici
WP1.3. Analisi e catalogazione dei dati ulteriormente acquisiti
Dipartimento IMAGE - Università di Padova
Dipartimento di Ingegneria Ambientale – Universita’ di Genova
Department of Civil Engineering and Management – University of Twente (NL)
WP2: Elaborazione e modelli concettuali
WP2.1. Sviluppo dei modelli
WP2.2. Verifica e validazione dei modelli
Dipartimento IMAGE - Università di Padova
Dipartimento di Ingegneria Ambientale – Universita’ di Genova
WP3: Monitoraggio della vegetazione, della morfologia e
sedimentologiche
WP3.1. Analisi della vegetazione
WP3.2. Analisi delle forme morfologiche
WP3.3. Analisi delle caratteristiche sedimentologiche
Rapporto Finale Linea 3.2
di
alcune
caratteristiche
13
Dipartimento IMAGE - Università di Padova
2.2
Iniziative di coordinamento specifiche
CORILA- Incontro, Venezia Giugno 2001
Incontro riunione annuale CORILA, Venezia 7 dicembre 2001
Prima Riunione Annuale CORILA, Venezia 3-5 aprile 2002
Workshop CORILA, Venezia 21 gennaio 2003
Seconda Riunione Annuale CORILA, Venezia 30 marzo- 2 aprile 2003
Flooding and Environmental Challenges for Venice and its Lagoon: State of Knowledge
2003 Discussion Meeting , Cambridge (UK) 14-17 settembre 2003
−
−
−
−
−
−
2.3
Gestione del budget
2.3.1 Problematiche inerenti gli aspetti di budget
Il piano di spesa è stato redatto e i relativi costi sono stati definiti in coordinamento con la linea
3.7, responsabile del modello fisico schematico di una laguna a marea costruito nel laboratorio del
Dipartimento IMAGE.
2.3.2 Cofinanziamenti ricevuti da altre organizzazioni / Enti
I dati di campo e di telerilevamento di cui al WP3 (vedi punto 3.4) sono stati raccolti
nell’ambito del presente progetto e di altri progetti (per esempio il progetto TIDE finanziato
dall’U.E.) aventi obiettivi analoghi e complementari.
PROGRAMMA DI RICERCA 2000-2003
LINEA 3.2
ANALISI E MONITORAGGIO DEI PROCESSI
MORFOLOGICI NEL SISTEMA LAGUNARE
VENEZIANO
Rapporto Finale Linea 3.2
14
3. INFORMAZIONI DI SINTESI SUGLI ARGOMENTI
RILEVANTI OGGETTO DELLA RICERCA
3.1
Descrizione degli argomenti
3.2
WP1. Analisi dei dati
3.2.1 Composizione unità operativa
Elenco di ricercatori e tecnici
Cognome nome
G. Di Silvio
G.Seminara
H. de Vriend
Istituto di appartenenza
IMAGE-UNIPD
DIAM-UNIGE
T.U.D
e-mail
[email protected]
[email protected]
[email protected]
Elenco di studenti (tesi, PhD, ecc.)
Cognome nome
A. D’Alpaos
L. Dal Monte
M. Bolla Pittaluga
Nicoletta Tambroni
Anneke Hibma
G. Barusolo
L. Sutto
A. Tittonel
Istituto di appartenenza
Univ. di Padova
Univ. di Padova
Univ. di Genova
Univ. di Genova
T.U.D.
Univ. di Padova
Univ. di Padova
Univ. di Padova
e-mail
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
3.2.2 Obiettivi
Rassegna dell’informazione già disponibile, sia sullo stato attuale della laguna, sia sui dati
storici della morfologia lagunare, allo scopo di individuare i meccanismi principali che presiedono
alle condizioni di equilibrio della Laguna di Venezia e alla sua evoluzione recente.
3.2.3 Attività preliminari
Si sono identificati i dati disponibili sull’idrodinamica, la morfologia, i sedimenti e la
vegetazione nella laguna di Venezia nonchè i dati mancanti e necessari alla comprensione delle
dinamiche morfologiche lagunari. In particolare si è evidenziata la necessità di integrare i dati
immediatamente disponibili con alcuni in corso di rilevamento, nonché di svolgere una campagna
di misure di tipo sedimentologico-geotecnico/ecologico al fine di stabilire delle relazioni tra le
caratteristiche meccaniche dei sedimenti e la presenza/assenza di alcune specie di benthos e di
vegetazione. Tale campagna costituisce l’obiettivo del successivo WP3.
Confronto con i dati del Waddenzee olandese, congiuntamente utilizzati per l'implementazione
di un modello concettuale di bilancio zero-dimensionale (vedi WP2).
Rapporto Finale Linea 3.2
15
SUB BASIN 2A
CHANNELS
13%
MARSHES
22%
2
B
SHOALS
65%
2
Figura 1. SuddivisioneAdella laguna Nord in due sottobacini e distribuzione delle superfici
occupate dai tre comparti lagunari (barene, bassofondi e canali) nel sottobacino 2° (in magenta).
3.2.4 Attività in campo ed in laboratorio
3.2.5 Elaborazioni
− Statistiche varie: dei dati di vento: direzione, fetch, velocità;
− Batimetrie: divisione in sottobacini, curve ipsometriche;
− Variazione storica dei fondali e delle superfici delle barene.
Figura 2. Andamento del fetch lungo tutte le direzioni per quattro punti caratteristici della
Laguna Nord.
3.2.6 Risultati ottenuti
Raccolta critica ed elaborazione di dati batimetrici, anemometrici e mareografici relativi alla
laguna di Venezia. I dati elaborati sono stati utilizzati soprattutto per la taratura dei modelli
concettuali (WP3).
Rapporto Finale Linea 3.2
16
3.2.7 Pubblicazioni prodotte
Barusolo, G., 2001. Morfologia lagunare: modello di interazione fra barene, canali e bassi fondali,
Tesi di Laurea, Università di Padova.
Dal Monte, L., Di Silvio, G. , Tittonel, A., 2003 Long term Averaged Sediment Concentration in
the Shoals of Tidal Lagoons (abstract), EGS-AGU-EUG Joint Assembly, 6-11 Aprile.
Dal Monte, L., Di Silvio, G., 2003, Long-term sediment concentration and morphological
characteristics of a tidal lagoon, Scientific Research and Safeguarding of Venice, Corila
Research, Program 2002 results, Istituto Veneto di Scienze, Lettere ed Arti, Venezia, in stampa.
Di Silvio G., Barusolo, G., Sutto, L., 2001, Competing driving factors in estuarine landscape, 2nd
IAHR Symposium on River, Coastal and Estuarine Morphodynamics, Obihiro Japan, 10-14
Sept.
Di Silvio, G. , Dal Monte, L., 2002, Suspended Sediments Concentration in the Shoals of a Tidal
Lagoon, Scientific Research and Safeguarding of Venice, Corila Research, Program 2001
results, Istituto Veneto di Scienze, Lettere ed Arti, Venezia, pp. 259-272.
Di Silvio, G., Dal Monte, L., 2003, Ratio between Channel Cross-Section and Tidal Prism in Short
Lagoons: Validity and Limits of the “Law of Jarret”, 3rd IAHR Symposium on River, Coastal
and Estuarine Morphodynamics, Barcelona, Spain, 1-5 September, Vol. I, pp. 524-533.
Di Silvio, G. , Dal Monte, L., 2004, Sediment concentration in Tidal Lagoons. A contribution to
Long Term Modelling, Journal of Marime Systems, in stampa.
Sutto, L., 2001, Morfologia lagunare: verifica ed applicazioni di un modello morfologico, Tesi di
Laurea, Università di Padova.
Tittonel, A., 2002, Morfologia dei bacini a marea: confronto tra il Waddenzee olandese e la laguna
di Venezia, Tesi di laurea, Università di Padova.
Valerio, F., 2001. Identificazione dei partiacque in un bacino lagunare a marea. Tesi di Laurea,
Università di Padova.
3.3
WP2. Elaborazioni e modelli concettuali
3.3.1 Composizione unità operativa
Elenco di ricercatori e tecnici
Cognome nome
Istituto di appartenenza
e-mail
G. DI SILVIO
G. SEMINARA
A. DEFINA
S. LANZONI
UNIV. DI PADOVA
UNIV. DI GENOVA
UNIV. DI PADOVA
UNIV. DI PADOVA
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
Elenco di studenti (tesi, PhD, ecc.)
Cognome nome
Istituto di appartenenza
e-mail
A. D’ALPAOS
L. DAL MONTE
M. BOLLA PITTALUNGA
NICOLETTA TAMBRONI
UNIV. DI PADOVA
UNIV. DI PADOVA
UNIV. DI GENOVA
UNIV. DI GENOVA
[email protected]
[email protected]
[email protected]
Rapporto Finale Linea 3.2
[email protected]
17
3.3.2 Obiettivi
Sviluppo di vari modelli semplificati, sia di tipo “schematico” (a scala mareale) sia di tipo
“concettuale” (integrato nel tempo), per lo studio dei meccanismi morfodinamici operanti in
ambienti estuarini e per la valutazione della loro importanza relativa nella Laguna di Venezia.
3.3.3 Attività preliminari
−
−
−
−
Implementazione numerica del metodo Shock-Capturing e WAF per lo studio d’avanzamento
d’un fronte bagnato su una spiaggia asciutta.
Studio dell’effetto delle aree d’espansione laterale sull’idrodinamica di canali mareali (teoria
lineare per canali a larghezza costante moderatamente dissipativi).
Studio dell’effetto della convergenza sull’idrodinamica di canali mareali debolmente dissipativi
chiusi ad una estremità.
Prime valutazioni sui dati analizzati nel WP1.
3.3.4 Attività in campo ed in laboratorio
Esecuzione di un modello di canale lagunare convergente con adiacente bacino soggetto ad
oscillazioni mareali. Analisi dei risultati per un canale rettangolare a larghezza uniforme e per un
canale convergente. Dall’indagine è emerso come l’assetto di equilibrio del fondo del canale
dipenda dallo scambio di sedimenti e dalla morfodinamica della bocca del canale; si è inoltre
osservata la formazione di forme di fondo:
barre libere alternate in accordo con la teoria formulata da Seminara & Tubino (2001);
ripples bi- o tri-dimensionali in accordo con i criteri di formazione di ripples fluviali di
Sumer and Bakioglu (1984).
3.3.5 Elaborazioni
− modelli matematici mareali;
− modelli matematici concettuali;
− modelli fisici.
3.3.6 Risultati ottenuti
Implementazione numerica del metodo di front-tracking per lo studio d’avanzamento d’un
fronte bagnato su una spiaggia asciutta e sua applicazione ad un modello matematico 1-D
dell’evoluzione del fondo di canali a marea.
Effetto delle variazioni spazio-temporali dell’idrodinamica sulla distribuzione di
concentrazione ed applicazione al modello matematico 1D dell’evoluzione del fondo di canali a
marea.
Effetto della sovrapposizione di maree di tipo M4 alla forzante semidiurna di tipo M2 sulla
morfodinamica di canali a marea attraverso il modello matematico 1D.
Effetto dello scambio di sedimenti alla bocca sull’equilibrio di lungo termine di canali a
marea attraverso il modello matematico 1D.
Elaborazione di modelli concettuali in grado di descrivere con diverso grado di dettaglio i
principali meccanismi che regolano l’evoluzione morfodinamica di singole unità costituenti un
Rapporto Finale Linea 3.2
18
sistema o sottosistema lagunare, con particolare riferimento alla modellazione del trasporto solido
in sospensione nelle barene, nei bassofondi e nei canali.
3.3.7 Pubblicazioni prodotte
Bolla, M., Tambroni, N., Zucca, C., Solari, L, Seminara, G., 2001, Long term morphodynamic
equilibrium of tidal channels: preliminary laboratory observations. In: IAHR Symposium on
River, Coastal and Estuarine Morphodynamics, Obihiro (Japan), 10-14 september, 423-432.
Bolla Pittaluga, M., Seminara, G., 2002, Trasporto solido in moti lentamente variabili ed equilibiro
morfodinamico di canali mareali, Atti XXVIII Convegno di Idraulica e Costruzioni Idrauliche,
Potenza, 16-19 Settembre, Vol. 5, pp. 29-36.
Bolla Pittaluga, M., Seminara, G., 2002, Trasporto solido in moti lentamente variabili ed equilibrio
morfodinamico di canali mareali, XVIII Convegno di Idraulica e Costr. Idrauliche, Potenza, 1619 settembre.
Bolla Pittaluga, M., Seminara, G., 2003, Depth-integrated modeling of suspended sediment
transport, Water Resources Research, 39(5), 1137, 1-1/1-11.
Bolla Pittaluga, M., Seminara, G., 2004, Long Term Morphodynamic Equilibrium of Tidal
Channels: Settling Lag, Overtides and Sediment Supply, inviato a Coast. Eng.
Camatta, L., 2001. Indagine sulla formazione di barre multiple mediante un modello matematico 2D, Tesi di Laurea, Università di Padova.
D’Alpaos, A., 2001. Contributi allo studio idrodinamico e morfodinamico di lagune a marea. Tesi
di Laurea, Università di Padova.
Dal Monte, L., Di Silvio, G. , 2004, Evoluzione del fondo di un canale a marea di larghezza
costante (abstract), accettato al 29° Convegno di Idraulica e Costruzioni Idrauliche, Trento 7-10
settembre.
Marani, M., Lanzoni, S., Zandolin, D., Seminara, G. e Rinaldo, A. 2002, Tidal meanders, Water
Resour. Res., 38, 1225- 1239.
Marani, M., E. Belluco, A. D'Alpaos, A. Defina, S. Lanzoni, A. Rinaldo, 2003, The drainage
density of Tidal Networks, Water Resources Research, Vol. 39, No 2, 1040.
Lanzoni, S., Tubino, M., 2002, Experimental observation on bar development in cohesionless
channels, Excerpta, CUEN, vol 14, pp. 119-152.
Lanzoni, S., Seminara, G., 2002. Long term evolution and morphodynamic equilibrium of tidal
channels, J. Geophys. Res., 107 (C1), 1-13.
Repetto, R., Tubino, M. and Paola, C., 2002, Planimetric instability of channels with variable width,
J. Fluid Mechanics, vol.457, pp.79-109.
Seminara, G., Lanzoni, S., Solari, L., and Bolla Pittaluga, M., 2001. Tidal Patterns: An introduction
to their morphology and mechanics, Springer Verlag.
Seminara, G. e Tubino, M. 2001, Sand bars in tidal channels. Part 1: Free bars. J. Fluid. Mech.,
440, 49-74.
Seminara, G., Solari, L., Parker, G., 2001, Bed-load transport on arbitrarily sloping beds at low
Shields stress and validity of Bagnold's hypothesis, 2nd IAHR Symposium on River, Coastal
and Estuarine Morphodynamics, Obihiro Japan, 10-14 Sept., pp. 141-150.
Seminara, G., 2001, Invitation to sediment transport, Lecture Notes on Geomorphological Fluid
Mechanics Springer Verlag, Berlin, pp.394-402.
Seminara, G., Blondeaux, P., 2001, Perspective in morphodynamics, River Coastal and Estuarine
Morphodynamics. Eds. G. Seminara, P. Blondeaux, Springer Verlag, pp. 1-9
Seminara, G., Tubino, M., 2002, Sand bars in tidal channels. Part. 1. Free bars, J. Fluid Mech.Vol.
440, pp. 49-74
Solari, L., Seminara, G., Lanzoni, S., Marani, M., Rinaldo, A., 2002, Sand bars in tidal channels.
Part. 2. Tidal Meanders, J. Fluid Mech.Vol. 451, pp. 203-238.
Tambroni, N., Bolla Pittaluga, M., Seminara, G., 2002, Equilibrio morfodinamico di canali mareali:
osservazioni sperimentali, Atti XXVIII Convegno di Idraulica e Costruzioni Idrauliche,
Potenza, 16-19 Settembre, Vol. 5, pp. 133-140.
Rapporto Finale Linea 3.2
19
Tambroni, N., Bolla Pittaluga, M., Seminara, G., 2004, Laboratory observations on the long term
morphodynamic evolution of tidal channels and tidal inlets, in corso di revisione su Water
Resour. Res.
3.4 WP3. Monitoraggio della vegetazione, della morfologia e di alcune
caratteristiche sedimentologiche
3.4.1 Composizione unità operativa
Elenco di ricercatori e tecnici
Cognome nome
M. MARANI
P.SIMONINI
S. COLA
Istituto di appartenenza
Dip. IMAGE
Dip. IMAGE
Dip. IMAGE
e-mail
[email protected]
[email protected]
[email protected]
Elenco di studenti (tesi, PhD, ecc.)
Cognome nome
E. BELLUCO
M. TORTATO
Istituto di appartenenza
Dip. IMAGE
Dip. IMAGE
e-mail
[email protected]
-
3.4.2 Obiettivi
Gli obiettivi del Workpackage sono volti alla caratterizzazione delle componenti ecologica e
morfologica delle barene. Lo scopo finale è contribuire alla comprensione dei processi connessi alla
genesi ed evoluzione della morfologia delle barene, utilizzando osservazioni di campo e da
telerilevamento.
3.4.3 Attività preliminari
Le attività preliminari sono consistite nella valutazione/messa a punto dei più adatti metodi
di classificazione della vegetazione sulla base di dati telerilevati. Si sono applicati i metodi di
massima verosimiglianza e dell'angolo spettrale (Tortato, 2001) a dati rilevati da aereo già
disponibili e si sono quindi effettuati rilievi GPS in campo per identificare punti notevoli nelle
immagini telerilevate per una loro georeferenziazione accurata.
I dati telerilevati disponibili sono anche stati utilizzati per l'estrazione della struttura della
rete dei canali, utilizzando i metodi di classificazione della massima verosimiglianza e dell'angolo
spettrale ed informazioni di tessitura (Tortato, 2001). Si sono inoltre svolte analisi della morfologia
di barena basate su estrazioni manuali della rete di canali (Belluco, 2001), che hanno consentito di
mettere in evidenza proprietà di aggregazione che legano alcune grandezze a scala di barena (area,
lunghezza totale della rete di canali, etc.) con grandezze idrodinamiche (prisma di marea) (Marani
et al., 2001).
Si sono svolte alcune indagini di campo preliminari sulla natura dei sedimenti e sulle loro
caratteristiche (Patrian, 2001), con riguardo alle possibili relazioni con la collocazione dei siti
rispetto alle principali geo-forme (ghebi, gengive di sponda, chiari, etc. etc.) e con il tipo di
vegetazione.
Rapporto Finale Linea 3.2
20
3.4.4 Attività in campo ed in laboratorio
L'attività di campo riguardante la caratterizzazione eco-geomorfologica della barena è stata
diretta alla determinazione della copertura relativa della vegetazione in molte aree campione,
attraverso riprese fotografiche, e all'identificazione di tali aree tramite rilievo topografico. L’attività
è stata volta sia allo studio diretto del rapporto tra tipo di vegetazione ed elevazione topografica, sia
alla costituzione di aree di riferimento attraverso le quali calibrare e validare le metodologie di
classificazione dei dati telerilevati da aereo.
Si sono inoltre raccolti dati topografici accurati sulla morfologia dettagliata di alcuni ghebi
nelle zone di studio allo scopo di analizzarne la struttura tridimensionale.
Si è proceduto infine allo sviluppo di un sistema di ripresa digitale da pallone frenato per
l’osservazione della rete di canali a scale comprese tra 10cm e diversi metri. Le telecamere digitali
adottate sono sensibili nel campo del visibile e vicino infrarosso, consentendo di discriminare
agevolmente le zone vegetate da quelle occupate dall'acqua (chiari, ghebi e canali). Le immagini
provenienti dalle telecamere digitali alloggiate sul pallone aerostatico sono gestite attraverso un
collegamento radio ed un apposito software sviluppato per la loro acquisizione e memorizzazione.
Nel corso delle campagne il pallone è stato posizionato ad una quota di 15 m in modo da ottenere
immagini con risoluzione massima di 2 cm. Ad ogni acquisizione venivano disposti nella zona di
ripresa alcuni bersagli le cui coordinate erano note con accuratezza topografica. Tale informazione
ha consentito di georeferenziare ciascuna immagine e di costituire un mosaico coerente di tutte le
riprese effettuate, come si può vedere nella Figura seguente.
a)
b)
Figura 3. Mosaicatura delle immagini infrarosse riprese dal sistema digitale aerostatico(a)
nella Barena San Felice. L'applicazione di una soglia alle immagini in a) produce una
ricostruzione automatica della rete di canali (b).
Raccolta e prime elaborazioni dei dati geotecnici sulle barene: granulometria, mineralogia,
contenuto organico; comportamento meccanico-idraulico dei terreni in laboratorio e in situ.
Misura delle pressioni neutrali. Misura della permeabilità.
3.4.5 Elaborazioni
Le classificazioni delle immagini iperspettrali da aereo utilizzate hanno consentito di realizzare una
mappatura spazialmente distribuita delle specie alofile di barena. Le verità a terra raccolte hanno
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21
inoltre confermato la coerenza delle mappe prodotte (e.g. Figura 2) rispetto alle osservazioni di
campo.
Figura 3. Mappa delle specie vegetali prodotta attraverso l'algoritmo dell'angolo spettrale
applicato ai dati ROSIS relativi alla barena San Felice (giallo=Sarcocornia Fruticosa, verde
chiaro=Juncus Maritimus, viola=Limonium Narbonense, Verde scuro=Spartina Maritima,
Marrone=suolo, Nero=acqua).
Le analisi svolte sulle immagini da pallone hanno consentito di osservare quantitativamente le
caratteristiche micromorfologiche della rete di canali su scale spaziali altrimenti non accessibili
attraverso tradizionali tecniche di fotografia aerea. Le analisi hanno altresì consentito di evidenziare
le somiglianze tra le caratteristiche geometriche (larghezza, curvature, lunghezza e sinuosità dei
meandri, etc.) osservate alle scale più minute con quelle a scale maggiori determinate dalla
letteratura precedente. In particolare, la lunghezza cartesiana di un meandro Lx presenta la stessa
dipendenza lineare dalla larghezza del canale che si osserva a scale maggiori nel medesimo ed in
altri ambienti a marea, nonchè in ambienti fluviali. La larghezza del canale, inoltre, aumenta
sensibilmente verso il termine del canale stesso, similmente a quanto avviene in canali di maggiori
dimensioni e negli estuari in generale. Infine la sinuosità, pari al rapporto tra lunghezza intrinseca a
lunghezza cartesiana, mostra valori tipici congruenti a quelli osservati alle scale maggiori.
3.4.6 Risultati ottenuti
- Messa a punto di strumenti analitici e numerici per descrivere numerosi processi lagunari e le
loro interazioni. I processi considerati sono di natura fisica (idrodinamica, sedimentologia) e
biologica (vegetazione nelle barene).
- Messa a punto di algoritmi per la produzione di mappe della distribuzione spaziale delle
diverse specie vegetali. Tali mappe sono state confrontate con osservazioni dirette a terra.
- Accurate caratterizzazioni topografiche di alcuni ghebi delle zone di studio associandole alla
presenza di diversi tipi vegetazionali
- Immagini ad altissima risoluzione nell’infrarosso e nel visibile di una sottorete di canali in
una barena di studio
- Ricostruzione della micromorfologia planare di una sottorete di canali in una barena di studio.
- Inizio della caratterizzazione sedimentologica delle zone di interesse, collegandola alle
caratteristiche morfologiche e di copertura vegetale.
- Dati plano-altimetrici, vegetazionali e sedimentologici
Rapporto Finale Linea 3.2
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3.4.7 Pubblicazioni prodotte
Belluco E., M. Camuffo, A. D`Alpaos, S. Silvestri, A. Marani, M. Marani. “Salt marsh monitoring
from remote sensing: vegetation and morphology”, European Geophysical Society General
Assembly, Nice, France, 6-11 April 2003.
Camuffo M., E. Belluco, S. Silvestri, A. Marani, M. Marani, “Salt marsh monitoring from remote
sensing”, Airborne remote sensing for Geophysical and Environmental Applications,
Workshop, Roma, Italy, 14-16 April 2003.
Ceriali, A., 2003. Telerilevamento delle dinamiche di barena, Tesi di laurea, Università Cà Foscari
di Venezia.
Costantini, C., 2003. Telerilevamento della barena di S. Felice, Tesi di laurea, Università Cà Foscari
di Venezia.
D`Alpaos A., E. Belluco, A. Defina, S. Lanzoni, M. Marani, A. Rinaldo. “Geomorphichydrodynamic characterization of tidal channel networks”, European Geophysical Society
General Assembly, Nice, France, 6-11 April 2003.
D'Alpaos, A., Fagherazzi, S., Defina, A., Marani, M., Lanzoni, S., Rinaldo, A., Channel Initiation
and Competition in Tidal Environments, Eos Trans. AGU, 84(46), Fall Meet. Suppl., Abstract
H52A-1139, 2003.
Ferrari, S., 2003. Telerilevamento e Analisi spazio-temporale della vegetazione di barena nella
Laguna di Venezia, Tesi di laurea, Università degli Studi di Padova.
Marani M., E. Belluco, A. D’Alpaos, A. Defina, S. Lanzoni, A. Rinaldo, 2003. The drainage
density of tidal networks, Water Resour. Res., vol. 39(2), 1040, doi:10.1029/2001WR001051.
Marani M., S. Silvestri, E. Belluco, M. Camuffo, A. D’Alpaos, S. Lanzoni, A. Marani, A. Rinaldo,
“Patterns in tidal environments: salt-marsh channel networks and vegetation”, Eos Transactions
AGU, 84(46), Fall Meet. Suppl., American Geophysical Union, S. Francisco, U.S.A., 8-12
December 2003.
Marani M., S. Silvestri, E. Belluco, M. Tortato, M. Camuffo, A. Marani, “Hysens over the Venice
lagoon. The use of multi- and hyper-spectral data for salt-marsh vegetation mapping and
morphological features description”, 3rd EARSeL Workshop on Imaging Spectroscopy,
Oberpfaffenhofen, Germany, 13-16 May 2003.
Marani, M., E. Belluco, A. D’Alpaos, A. Defina, S. Lanzoni, G. Seminara, A. Rinaldo, On the
geomorphology of tidal environments: the lagoon of Venice, in Scientific Research and
SafeGuarding of Venice, CORILA Research Program Results, Istituto Veneto di Scienze
Lettere ed Arti, 661-678, Venice, 2002.
Marani, M., Lanzoni, S., Silvestri, S., Rinaldo, A., Tidal landforms, patterns of halophitic
vegetation and the fate of the lagoon of Venice, J. of Mar. Systems, in press, 2004.
Marani, M., Lanzoni, S., Zandolin, D., Seminara, G., Rinaldo, A., 2002. Tidal meanders, Water
Resour. Res., 38 (11), 1225-1239.
Modenese, L., 2003. Caratteri spettrali, densità e resistenza idrodinamica indotta da vegetazione di
barena, Tesi di laurea, Università degli Studi di Padova.
Penzo, W., 2004. L’osservazione dettagliata di reti a marea: indagini sulla micromorfologia, Tesi di
laurea, Università degli Studi di Padova.
Silvestri, S., Defina, A., Marani, M., Tidal regime, salinity and salt-marsh plant zonation,
submitted, 2004.
Tessarollo A., 2002. Il telerilevamento nello studio e monitoraggio della vegetazione di barena,
Tesi di Laurea, Università di Padova.
3.5
Conclusioni e osservazioni
L’analisi dei dati già disponibili sulla laguna di Venezia, sia relativi alla situazione attuale, sia
relativi all’evoluzione storica della Laguna stessa, ha permesso di riconoscere i principali
meccanismi morfodinamici che agiscono in questo tipo di ambiente estuarino caratterizzato da
limitate escursioni di marea e ridotti tempi di propagazione lungo il bacino. L’analisi è stata
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suffragata da analoghe osservazioni condotte in altri ambienti estuarini, più o meno analoghi
(Waddenzee) o assai diversi (Schelda occidentale). Sul funzionamento specifico delle barene sono
state effettuate campagne specifiche, sia sul campo, sia in telerilevamento (vedi WP3).
Un’interpretazione quantitativa e fisicamente basata di alcuni meccanismi morfodinamici tipici
delle lagune è stata quindi data attraverso l’applicazione di modelli fisici e matematici sviluppati a
questo scopo nell’ambito del progetto (WP2). L’applicazione congiunta dei modelli e
l’interpretazione dei dati di campo già disponibili in letteratura (WP1) ovvero appositamente
raccolti nel corso del progetto di ricerca (WP3), ha permesso di migliorare molto la conoscenza
dell’ambiente lagunare sia dal punto di vista idro- e morfodinamico, sia dal punto di vista
ambientale.
Il lavoro svolto sulla base di dati telerilevati da aereo e da pallone frenato e le relative analisi
hanno fornito un contributo riguardo alle domande poste ad obiettivo della ricerca, soprattutto per
quanto riguarda le zone di barene. In particolare si sono individuate ed applicate le metodologie di
campo e di classificazione più adatte allo studio di questo ambiente, producendo una
caratterizzazione spazialmente dettagliata della distribuzione della vegetazione di barena. Si sono
inoltre messe a punto metodologie adeguate all'osservazione quantitativa della morfologia di barena
sulle scale geometriche di interesse, comprese tra alcuni centimetri ed alcuni chilometri.
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