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Step-pool sequences of steep mountain streams. A review of their characteristics and origin
No full textLe strutture a gradinata: elementi naturali di stabilizzazione dei torrenti montani
No full textLe strutture a gradinata (“step-pool”) sono degli elementi caratteristici distintivi degli alvei montani, ma sono state riconosciute come elemento trasversale di scabrezza, con caratteristiche proprie, solo a partire dagli anni ’80 (Whittaker & Davies, 1982; Whittaker & Jaeggi, 1982; Chin, 1989). Un sostanziale contributo ad un miglioramento delle conoscenze sulla morfologia e sulla dinamica degli step-pool è arrivato negli anni ’90 grazie ai lavori di Grant (Grant et al., 1990; Grant & Mizuyama, 1991), di Billi, Lenzi e D’Agostino (Billi et al., 1998; Lenzi et al., 1997; Lenzi & D’Agostino, 1998;) e di Buffington (1995). La maggior parte di questi studi riporta ricerche di campagna con l’obbiettivo di individuare i principali parametri che descrivono le strutture a gradinata (altezza e larghezza), ed i fattori che ne condizionano l’origine e la dinamica. Attraverso alcune esperienze di laboratorio si è cercato di individuare quali sono le condizioni idrauliche necessarie per la formazione degli step-pool (vedi per es. Grant & Mizuyama, 1991; Abrahams et al., 1995), mentre molto pochi sono gli studi che hanno analizzato il trasporto solido al fondo in relazione alla formazione e le caratteristiche geometriche degli step-pool (Billi et al., 1998; Lenzi et al., 1997; Lenzi & D’Agostino, 2000). Queste strutture trasversali ripetitive, oltre a conferire ai torrenti montani una morfologia caratteristica, hanno una grande importanza in termini di stabilizzazione degli alvei stessi e nel fornire un habitat acquatico favorevole allo sviluppo di specie ittiche di pregio. Le strutture a gradinata, infatti, si trovano in una condizione di equilibrio dinamico e possono distruggersi per poi riformarsi in punti diversi in condizioni di portata elevata, con tempi di ritorno di 30-50 anni (Lenzi & D’Agostino, 2000).
Anche se molti autori ritengono che i grossi clasti che costituiscono l’ossatura delle strutture a gradinata si muovano raramente, è opinione degli scriventi che queste interagiscano con i sedimenti in transito, e che questi massi siano soggetti a muoversi, anche con portate e tiranti d’acqua relativamente modesti. Per provare questa ipotesi è fondamentale effettuare delle esperienze di campo. Una serie di rilievi sono stati avviati allo scopo di identificare i rapporti tra le caratteristiche idrauliche della corrente e la formazione, il consolidamento o la rimozione delle strutture a gradinata. Preliminarmente, viene tuttavia presentato un lavori di sintesi dei dati di letteratura al fine di verificare le relazioni prodotte dai vari autori. L’obiettivo finale della ricerca finanziata con fondi INRM rimane comunque quello di comprendere la dinamica di queste strutture e di definire possibili strategie di intervento per la stabilizzazione dei torrenti montani facendo ricorso soltanto a materiali naturali presenti in alveo
Valutazione della morfodinamica di foce del torrente Bevano (RA): il ruolo del trasporto solido di fondo
No full textIl presente lavoro riguarda la stima del trasporto solido di fondo del Torrente Bevano, un
piccolo corso d’acqua che si trova in Emilia-Romagna, messa in relazione con le variazioni a
lungo e breve termine della foce e della spiaggia adiacente alla foce stessa.
E’ stato scelto tale torrente in quanto è sito, nel suo tratto terminale, in una delle poche aree
della costa Romagnola ancora priva di interventi antropici, poiché si trova all’interno di una
riserva naturale. Inoltre presenta dinamiche estremamente interessanti alla foce, essendo in
continuo e rapido movimento verso nord. Tale spostamento della foce genera l’erosione delle
dune che si trovano sulla spiaggia di Lido di Dante, con conseguente pericolo di ingressione
marina nella pineta retrostante.
Nello studio del Torrente Bevano è stato necessario valutare le caratteristiche dell’alveo, il tipo
di sedimenti del letto, il regime delle portate. La mancanza pressoché totale di dati misurati
del trasporto di fondo fa sì che esso sia stato valutato indirettamente, sulla base di modell
Land use changes, torrent control works and sediment mining: effects on channel morphology and sediment flux, case study of the Reno River (Northern Italy)
No full textAs with most Italian rivers, the Reno River has a long history of human modification, related also to morphological changes of
the lower Po River since Roman times, but in the last decades, significant land use changes in the headwaters, dam construction,
torrent control works and extensive bed material mining have caused important channel morphology and sediment budget
changes. In this paper, two main types of channel adjustment, riverbed incision and channel narrowing, are analysed. Riverbed
degradation is discussed by comparing four different longitudinal profiles surveyed in 1928, 1951, 1970 and 1998 in the
120 km long reach upstream of the outlet. The analysis of channel narrowing is carried out by comparing a number of
cross-sections surveyed in different years across the same downstream reach. Field sediment transport measurements of seven
major floods that occurred between 2003 and 2006 are compared with the bedload transport rates predicted by the most
renowned equations. The current low bedload yield is discussed in terms of sediment supply limited conditions due to land
use changes, erosion-control works and extensive and out of control bed material mining that have affected the Reno during
the last decades
Step-pool sequences of steep mountain streams. A review of their characteristics and origin
No full textSteep mountain streams are the most numerous and ubiquitous river type in the world and represent an essential component of mountain environment and landscape. Coarse grained, steep channels typically show reaches with a staircase bed morphology, known as step-pool sequences, that may alternate with simpler streambed morphology reaches such as runs or plane beds. Though in the last decade the attention of scientists about step-pools has increased remarkably, their morphological characteristics and the processes originating them are still matter of debate. In order to contribute to the understanding of step-pools and their geomorphic significance, a large database has been set up using field and laboratory data reported on both published scientific journals and unpublished studies. The review of the existing data has been paired by some field experiment on large particle entrainment and step-pool dynamics in a mountain stream of the Northern Apennines. The literature data review has shown that very few concepts about step-pool morphology and flow hydraulics can be considered as well established. For instance, many authors report about the inverse relation between step wavelength and streambed gradient, but plot diagrams of field and laboratory data show no evidence of such a relationship. This observation implies that the hypotheses based on such an assumption need at least to be revised. The lack of correlation between step wavelength and slope seems also to be affected by the non homogeneous methods to measure the basic step-pool geometry parameters as the long tail of high values of the step wavelength to channel width ratio indicate compared to a significant clustering of data around the value of one. Many authors assume that step-pool sequences are originated only by long return interval (30-50 years) floods, in mountain streams characterised by sediment supply limited conditions. Field experiment in the northern Apennines have shown that large particles making up the steps can be entrained and steps can be completely removed or new ones formed by flood flows close to or just a bit higher than bankfull stage (2-5 years). Moreover, field observations suggest that the condition of limited sediment supply is not a prerequisite for the formation of step-pool since they were found on the bottom of ephemeral gullies or in small channels incised in very steep (35° - 40°) scree deposits of arid and semi-arid environments. All these findings have fundamental implications on the development of a general theory to explain the origin of step-pool sequences. Substantially, three main hypotheses are reported in the literature: antidunes, maximisation of flow resistance and large keystones control. These theories are analysed in the light of the field experiments carried out in our study mountain streams and compared with a further elaboration of the literature data sets. Improving our understanding of the morphology and dynamics of step-pools will result in a sounder management of steep mountain streams and in eco-compatible interventions for channel restoration in extreme floods or anthropogenic impact aftermaths
River response to land use change and sediment control works: the case of the Reno river in Italy
No full textChannel morphology evolution and bedload transport of the Reno River in northern Italy
No full textIn the last century decades many Italian rivers have been remarkably affected by human interventions;
3 main types of channel changes: streambed degradation, channel narrowing, channelization streambed degradation, ;
Aim of this study: analyse Reno River adjustments during the last century and relate channel geometry response to the main disturbance factors
La misura del trasporto solido nel Fiume Reno.
No full textQuesto lavoro nasce da una Convenzione di Ricerca, ancora in corso con l’Autorità di Bacino del Fiume Reno, dal titolo “Misura delle portate solide, in sospensione e al fondo, del fiume. Reno ed inquadramento geomorfologico e sedimentologico. La quantificazione del trasporto solido fluviale e lo studio dei processi attraverso cui esso avviene costituiscono aspetti di grande importanza, perché rappresentano il punto d’unione tra i fenomeni d’erosione nella parte montana dei bacini idrografici e quelli di deposito che si verificano nelle piane alluvionali e alla foce dei corsi d’acqua. Il trasporto solido influenza direttamente anche la dinamica morfologica dell’alveo attraverso i processi di scavo, sedimentazione ed erosione di sponda; il suo studio diventa pertanto basilare, non solo nella pianificazione della gestione delle coste, per le quali la conoscenza della quantità di sedimenti apportati a mare rappresenta un parametro nodale spesso non noto, ma anche per la scelta degli interventi di sistemazione, riqualificazione o rinaturalizzazione delle aste fluviali.
Nelle pagine seguenti verranno proposti i risultati delle misure effettuate in situ, nel periodo 2004/2006. Durante gli eventi di piena sono state effettuate misure della portata liquida e solida, con particolare attenzione al trasporto solido di fondo, mentre in condizioni di magra è stato effettuato un campionamento del materiale del letto
Low sediment transport rates and human impact: examples from Reno and Uniti rivers in northern Italy
No full textCharacterisation of selected extreme flash floods in Europe and implications for flood risk management
No full textHigh-resolution data enabling identification and analysis of the hydrometeorological causative processes of flash floods have been collected and analysed for 25 extreme flash floods (60 drainage basins, ranging in area from 9.5 to 1856 km2) across Europe. Most of the selected floods are located in a geographical belt crossing Europe from western Mediterranean (Catalunia and southwestern France) to Black Sea, covering northern Italy, Slovenia, Austria, Slovakia and Romania. Criteria for flood selection were high intensity of triggering rainfall and flood response and availability of high-resolution reliable data. Hydrometeorological data collected and collated for each event were checked by using a hydrological model. The derivation
and analysis of summarising variables based on the data archive has made it possible to outline some characteristics of flash floods in various morphoclimatic regions of Europe. Peak discharge data for more than 50% of the studied watersheds derive from post-flood surveys in ungauged streams. This stresses both the significance of post-flood surveys in building and extending flash flood data bases, and the need
to develop new methods for flash flood hazard assessment able to take into account data from post-event analysis. Examination of data shows a peculiar seasonality effect on flash flood occurrence, with events in the Mediterranean and Alpine–Mediterranean regions mostly occurring in autumn, whereas events in the inland Continental region commonly occur in summer, revealing different climatic forcing. Consistently
with this seasonality effect, spatial extent and duration of the events is generally smaller for the Continental
events with respect to those occurring in the Mediterranean region. Furthermore, the flash flood regime is generally more intense in the Mediterranean Region than in the Continental areas. The runoff coefficients of the studied flash floods are usually rather low (mean value: 0.35). Moderate differences in
runoff coefficient are observed between the studied climatic regions, with higher values in the Mediterranean region. Antecedent saturation conditions have a significant impact on event runoff coefficients,
showing the influence of initial soil moisture status even on extreme flash flood events and stressing
the importance of accounting soil moisture for operational flash flood forecasting. The runoff response
displays short lag times (mostly <6 h). The identified relations between watershed area, stream length
and response time enable determination of a characteristic mean velocity of the flash flood process (at basin scales less than 350 km2), defined as the ratio of characteristic length (mean river length) and time (response time or lag time), equal to 3 m s1. This is related to the celerity with which the flood wave moves through the catchment. The analysis of the response time provides information on the time resolution and the spatial density of the networks required for monitoring the storms that generate flash floods
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