MORFODINAMICA FLUVIALE Meandri “siberiani” Waimakariri, NZ

MORFODINAMICA FLUVIALE

quanto è “largo” un fiume ? di quanto spazio ha bisogno un fiume ? FORMA DELLA SEZIONE quanto è “largo” un fiume ? di quanto spazio ha bisogno un fiume ? che struttura ha il campo di moto ? Drau River, Austria

TAGLIAMENTO vs ADIGE Verona Cornino Forgaria Trento Ponte di Pinzano

COSA SUCCEDE AL PASSAGGIO DI UNA PIENA? EFFETTI IDRODINAMICI COSA SUCCEDE AL PASSAGGIO DI UNA PIENA? Risultati ottenuti attraverso modellazione numerica semplice. Se per adige (canalizzato) funzionano bene modelli 1D, per Tagliamento sono necessari modelli più complessi. Velocità corrente ↑ Celerità onda di piena ↑ Picco dell’onda di piena ↑

LA STRUTTURA DEL CAMPO DI MOTO U=f(Y) Y

CONFIGURAZIONE ALTIMETRICA quali forme di fondo si sviluppano ? quali effetti di “scavo” e “deposito” producono ? che struttura ha il campo di moto ?

BARRE FLUVIALI Naka river, JPN Toyotte pass, USA Val Passiria Congo river

curvatura,confluenze, manufatti BARRE FLUVIALI Barre “forzate” Sviluppo forzato: curvatura,confluenze, manufatti - Forme “stazionarie” Barre “libere” Sviluppo spontaneo (instabilità) Forme “migranti”

BARRE ALTERNATE L Si formano spontaneamente in alvei “rettilinei” Velocità di migrazione (m/d) << velocità della corrente Problemi pratici: erosione localizzata, interazione con manufatti, navigazione Secondo la ”bar theory” sono la “causa” dei meandri L Sequenza longitudinale di zone di deposito e scavo alternate Lunghezza L  (5-15) larghezza Bo Massimo scavo  profondità Effetti topografici sul campo di moto

BARRE ALTERNATE Lunghezza d’onda Ampiezza

Configurazione di equilibrio BARRE ALTERNATE Configurazione di equilibrio

INTERAZIONE MORFOLOGIA – FLUSSO IPORREICO …il fiume non è solo ciò che si vede…

MORFOLOGIA – FLUSSO IPORREICO le forme di fondo influenzano gli scambi con la zona iporreica Valutazione del tempo di ritenzione degli inquinanti (N, P, …)

CONFIGURAZIONE PLANIMETRICA quale forma si sviluppa (mono-pluricursale) ? come evolve nel tempo ? che struttura ha il campo di moto ? Alatna river, Alaska Nepal

FORME PLANIMETRICHE: meandri e braiding Tagliamento River, Italy Fly river, Papua

MEANDRI Osservazioni di campo  curvatura C(s) = d/ds  numero d’onda  = 2/Lm C(s) = R0-1 cos(s) sine-generated curve (Leopold) C(s) = R0-1 [cos(s)-CFcos(3s)-CSsin(3s)] (Kinoshita) fattening skewing

MEANDRI Osservazioni di campo sinuosità  = Lm/m Meandri “giovani” m  Lm  (10-15) B0 Meandri “maturi” Lm > m   (1-5)

Osservazioni sperimentali MEANDRI Osservazioni sperimentali scavo deposito

MOTO IN CURVA A RAGGIO COSTANTE Debole curvatura  = B0/R << 1 Moto sviluppato /s = 0 Alveo largo  << 1 Moto stazionario /t = 0 soluzione linearizzata – Rozovskij (1957) continuità   vdz = 0 moto trasversale a media nulla (secondario)

U02/R  u*v/Y0 v  (Y0/R) U02/u* MOTO IN CURVA A RAGGIO COSTANTE  equazione del moto lungo “n”: moto secondario Effetto centrifugo Inclinazione sup. libera Moto secondario La “scala” di v U02/R  u*v/Y0 v  (Y0/R) U02/u*

MOTO IN CURVA A RAGGIO COSTANTE tensione “trasversale” al fondo Moto secondario v = (Y0/R) U0F(z/Y0) f1 z/Y0 Ds/Y0 tensione “trasversale” al fondo n= -u*2 (Y0/R) f1(Ds/Y0) F

MOTO IN CURVA A RAGGIO COSTANTE Deformazione trasversale del fondo  n Deformazione trasversale del fondo equilibrio “trasversale”: tensione (n)  gravità

fondo mobile Y = Y(n) MOTO IN CURVA A RAGGIO COSTANTE  equazione del moto lungo “s”: moto primario fondo mobile Y = Y(n) umax esterno curva fondo fisso Y  Y0 umax interno curva

MEANDRI Moto secondario  deformazione trasversale del fondo  effetto topografico sul moto primario longitudinale  Generazione di moto primario trasversale per effetto topografico  La variazione di curvatura lungo s provoca “sfasamento”

Che cosa succede se le sponde sono “erodibili” ? MEANDRI Che cosa succede se le sponde sono “erodibili” ? massima erosione massima erosione  il meandro “cresce” … e “migra”

CANALI A LARGHEZZA VARIABILE

CANALI A LARGHEZZA VARIABILE Configurazione altimetrica di equilibrio Componenti principali deformazione del fondo puramente longitudinale (armonica 0)  sezione larga: deposito  sezione stretta: scavo - deformazione del fondo trasversale (armonica 1)

CANALI A LARGHEZZA VARIABILE Moto secondario