Date post: | 05-Jan-2016 |
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CARATTERIZZAZIONE DI UNA SPIAGGIA
I litorali sono denominati coste se alti e rocciosi, spiagge se bassi e composti da
materiale non compatto. Con il termine spiaggia si indica comunemente la zona
che si estende tra il livello pi basso della marea (astronomica e meteorologica) e il
limite superiore, al quale si risentono gli effetti dinamici del moto ondoso. In realt
tale delimitazione corretta solo se si fa riferimento alla definizione che la legge
fornisce per la zona di spiaggia demaniale. Nel linguaggio ingegneristico, la
spiaggia (spiaggia attiva) comprende anche il tratto pi al largo sul cui fondale
sono comunque percepibili gli effetti di modellamento del moto ondoso. Un
generico profilo di spiaggia schematizzato in Figura.
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Si usa distinguere come zona offshore (al largo) quella che, partendo dal limite
esterno dei frangenti, va verso mare; surfzone o inshore (zona dei frangenti) quella
compresa fra il predetto limite e la linea di riva.
Lestensione della zona dei frangenti definita in relazione allaltezza e al
periodo delle onde che arrivano alla spiaggia. La larghezza della zona dei frangenti
dipende dal clima delle onde presenti nel paraggio, che generalmente muta con la
stagione. Anche la pendenza del fondale in prossimit della riva un fattore
caratterizzante, determinato dalle dimensioni delle particelle di sabbia presenti
sulla spiaggia; essa risulta sufficientemente costante per una sezione di costa.
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Le onde raramente raggiungono la costa parallelamente alla sua linea; quando
esse arrivano obliquamente sono rifratte appena cominciano a risentire gli effetti
del fondo (h < 0,5 Lo). Le loro ortogonali non risultano ortogonali alla linea di riva e
presentano quindi una componente lungo riva. La componente dellonda lungo
riva induce una corrente nella stessa direzione (longshore current).
Nella zona dei frangenti, la turbolenza induce la messa in sospensione
(suspended load) o il rotolamento (bed load) di grandi volumi di sedimenti. Il
flusso della corrente lungoriva, agendo sui sedimenti cos movimentati, ne
trasporta una parte lungo la spiaggia, provocando il cosiddetto trasporto litoraneo
(longshore sediment transport). I termini a valle (sottoflutto) e a monte (sopraflutto)
sono riferiti al tratto di costa, verso cui fluisce o da cui arriva il flusso prevalente
della corrente azionata dal moto ondoso.
Al largo della zona dei frangenti (offshore), la quantit del trasporto assai
minore rispetto alla zona compresa tra la linea dei frangenti e la battigia (inshore).
Il trasporto avviene in uno strato prossimo al fondo. Tipicamente, il trasporto
significativo di sedimenti non avviene al di sopra di un metro dal fondo.
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Lo stato di una spiaggia e, in particolare, la distribuzione dei sedimenti lungo il
suo profilo dipendono dal tipo di onda che agisce. Unonda di tipo swell unonda
quasi monocromatica con periodo medio maggiore rispetto a quello di una
mareggiata. Pertanto, londa swell al suo passaggio nella zona dei frangenti
determina la sospensione di grosse quantit di materiale che viene poi trasportato
verso la battigia ove resta depositato. La linea di falda allinterno della spiaggia si
mantiene ad un livello di poco superiore a quello del medio mare e il potere
drenante della spiaggia resta elevato (Figura pag 130 Silvester). Cosicch, grossi
volumi dacqua tornano verso il largo per percolazione senza percorrere la
superficie della spiaggia e non interagendo con il materiale depositato che provoca
un graduale avanzamento della linea di riva. Viceversa, nel caso di una
mareggiata, cio di una successione di onde con periodi anche assai differenti tra
loro, la spiaggia risulta satura e il sedimento depositato nel corso della risalita
dellonda viene trascinato nuovamente verso il largo (Figura). Il trasporto verso
mare aiuta a spargere materiale lontano dalla costa, tanto pi lontano quanto pi
leggero e piccolo il sedimento.
Processi di spiaggia per condizioni di mare morto
Processi di spiaggia per condizioni di burrasca
B Condizioni di burrascalivello d'acqua sopraelevato
lavaggio di ritornoaumentato
sedimento inquasi sospensione
A Condizioni di mare morto
salto idraulico
lavaggio di ritorno
flusso di risalita
percolazionepiano dell'acqua
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Unaltra caratteristica che distingue la zona offshore da quella inshore data
dalle dimensioni del materiale del fondo. Le particelle molto sottili, che sono
prontamente messe in sospensione, possono facilmente essere trasportate molto
lontano verso il largo durante le sequenze di mareggiata, mentre le onde di mare
morto, di regola meno alte, non hanno la capacit di riportarle a riva. Inoltre, il
trasporto selettivo di particelle pi grossolane verso la spiaggia si ha a causa delle
velocit orbitali pi grandi in corrispondenza delle creste rispetto a quelle dei cavi.
Questa differenza evidenziata nella Figura (pag 199 Manuale) che riporta
landamento nel tempo della componente orizzontale della velocit al passaggio di
unonda sinusoidale.
Le considerazioni fatte sinora sono un tentativo di massima semplificazione del
complesso movimento dei sedimenti di spiaggia sotto lazione del moto ondoso. In
esso non si tenuto conto della pendenza del fondo oltre che di numerosi altri
fattori. Si comprende quindi che i reali meccanismi sono molto pi complessi e
non ancora ben chiariti. Di seguito si procede ad una descrizione pi estesa di
alcuni di questi meccanismi, per fornire, sulla base dellattuale stato della
conoscenza, un quadro pi chiaro dei processi di trasformazione delle spiagge,
limitato tuttavia a un aspetto pi qualitativo che quantitativo.
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Materiali
I materiali che costituiscono una spiaggia sono indicati nella Figura (pag. 115
Silvester). Le dimensioni del materiale che compone la spiaggia determina anche la
pendenza media della sua sezione trasversale.
Scala di Udden-Wentworth: da Coastal Engineering Manual Part III Washington D. C. 2002
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Si osserva quindi che le spiagge possono essere composte da ghiaia e ciottoli
(psefitiche), da sabbia (psammitiche) e da limi e argille (pelitiche).
La Tabella riporta i valori del peso specifico dei materiali che pi comunemente
costituiscono una spiaggia
Tabella . Peso specifico di materiali di spiaggia
Materiale Peso specifico
[g/cm3]
Quarzo 2.66
Calcite 2.72
Dolomite 2.87
Minerali pesanti > 3
I materiali possono provenire dal fondo al largo, dalla distruzione di coste vicine,
dagli apporti fluviali. Lescursione dei materiali costieri pu essere molto lunga e le
loro origini sono sovente multiple.
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Unit fisiografica
I litorali presentano differenti forme planimetriche che sono soggette a variazioni
nel tempo per effetto dellazione del mare. Lo studio di tali variazioni, lo studio cio
della dinamica costiera di un tratto di litorale necessita dellidentificazione dei
limiti allinterno dei quali condurre le osservazioni in campo e le calcolazioni. Tali
limiti (in genere due promontori) individuano la cosiddetta unit fisiografica che
definita (Silvester, 1968) come il tratto di litorale ove il trasporto litoraneo netto
nella medesima direzione o pressoch nullo. Quindi, in una unit fisiografica gli
scambi di sedimenti con i tratti di costa vicini sono pressoch nulli in quanto i
sedimenti presentano movimenti confinati allinterno dellunit.
Gli estremi dellunit saranno quei punti della costa ove il flusso del materiale
nella zona dei frangenti sia divergente per qualunque agitazione compresa nel
settore di traversia. La ricerca di questi due confini pu essere condotta mediante
il tracciamento dei piani donda corrispondenti ai due estremi del settore di
traversia.
Comportamento della spiaggia
Una mareggiata pu generare erosione o ripascimento della spiaggia. Dean (1973)
propose un metodo per stabilire se, per un onda di altezza H e periodo T, il
movimento del sedimento di diametro d diretto verso riva o verso mare.
Supponendo che londa frangente di altezza bH ponga in sospensione una
particella di sedimento che raggiunge una quota bHz = rispetto al fondo, con 1
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Sulla base anche di dati di laboratorio, si determinata lespressione della ripidit
dellonda al largo che stabilisce la separazione tra i due tipi di effetto ripascitivo o
erosivo dellonda sulla spiaggia
gTw
LH
o
o pi7.1=
che, per altezza donda significativa, assume anche la forma approssimata
300027.0
=
wTH
LH o
o
o ()
che viene ben approssimata dalla relazione 2.3=wTHo
. In particolare, se
2.3>wTHo
, unerosione probabile; se 2.3