Caratteristiche Idrologiche e Morfometriche dei Bacini Idrografici

Sistema di Drenaggio

Il sistema di drenaggio di uno spartiacque, costituito dal fiume e dai suoi affluenti, e lo studio delle sue ramificazioni e del suo sviluppo sono importanti perché indicano il tasso (più alto o più basso) a cui l'acqua lascia lo spartiacque.

a) Tipi di Corsi d'Acqua

Un modo comunemente usato per classificare i corsi d'acqua si basa sulla continuità del flusso, individuando quindi tre tipi:

1. Perenne: Contiene acqua per tutto il tempo. La falda acquifera mantiene un'alimentazione continua e non scende mai sotto il livello dell'acqua nel canale, anche in periodi di grave siccità.
2. Intermittente (o Temporaneo): In generale, prosciugato durante la pioggia e asciutto durante il periodo secco. Durante la stagione delle piogge, porta il deflusso delle acque sotterranee poiché il livello delle acque sotterranee rimane sopra il letto del canale, cosa che non avviene nella stagione secca, quando la falda acquifera è inferiore al livello del letto fluviale.
3. Effimero: Esiste solo durante o immediatamente dopo periodi di pioggia e porta solo deflusso superficiale. La falda acquifera è sempre a un livello al di sotto del letto del fiume e quindi non vi è alcuna possibilità di circolazione delle acque sotterranee verso il letto del fiume.

b) Ordine Fluviale

L'ordine dei fiumi è una classificazione che riflette il grado di ramificazione o di biforcazione all'interno di uno spartiacque. Utilizzando la mappa del bacino molto dettagliata, nella quale sono inclusi tutti i canali (perenni, intermittenti o effimeri) e seguendo l'approccio introdotto da Horton, i fiumi sono classificati nel modo presentato in Figura 3.1:

Sono considerati di primo ordine i canali di nuova formazione, o piccoli canali che non hanno affluenti. Quando due canali di primo ordine si uniscono, si forma un canale di secondo ordine. L'unione di due flussi di secondo ordine porta alla formazione di un fiume di terzo ordine. In generale, due fiumi di ordine n danno luogo a un flusso di ordine n+1. L'ordine del fiume principale mostra l'estensione della ramificazione nel bacino.

c) Densità di Drenaggio

Una buona indicazione del grado di sviluppo di un sistema di drenaggio è data dall'indice di densità di drenaggio (Dd). Questo indice è espresso dal rapporto tra la lunghezza totale (L) dei corsi d'acqua (siano essi effimeri, intermittenti o perenni) di uno spartiacque e la superficie totale (A).

La densità di drenaggio (Dd) è un indicatore dell'efficacia del bacino idrografico. Sebbene ci siano poche informazioni standardizzate sulla densità di drenaggio, possiamo affermare che questo indice varia da 0,5 km/km² (per bacini con drenaggio scarso) a oltre 3,5 km/km² (per bacini ben drenati).

Caratteristiche del Rilievo e Morfometria

Il rilievo di un bacino ha una grande influenza sui fattori meteorologici e idrologici. La velocità di deflusso superficiale è determinata dalla pendenza del bacino, mentre la temperatura, le precipitazioni e l'evaporazione sono funzioni dell'altitudine del bacino. È quindi molto importante la determinazione delle curve caratteristiche del rilievo di uno spartiacque.

a) Pendenza del Bacino

La pendenza del bacino controlla in gran parte la velocità con cui avviene il deflusso superficiale, influenzando così il tempo necessario affinché le acque piovane si concentrino nei letti dei fiumi che compongono il bacino scolante. La magnitudine del picco di piena e la suscettibilità all'infiltrazione e all'erosione del suolo dipendono dalla velocità con cui il deflusso si verifica sulla superficie del bacino.

b) Altitudine Media del Bacino

La variazione di altitudine e l'altezza media di un bacino sono importanti anche per la loro influenza sulle precipitazioni, sulla perdita di acqua attraverso l'evaporazione e la traspirazione e, di conseguenza, sulla portata media. Grandi variazioni di altitudine comportano differenze significative nelle precipitazioni e nella temperatura media, che a sua volta, causa variazioni di evapotraspirazione.

L'altitudine media è determinata da un rettangolo di area equivalente delimitata dalla curva ipsometrica (Figura 3.3) e dagli assi coordinati; l'altezza del rettangolo corrisponde all'altitudine media. Un altro metodo è quello di utilizzare la seguente equazione:

(3.4)

dove E è la quota media, e è l'elevazione media tra due linee di contorno consecutive, a è l'area compresa tra le linee di contorno e A è l'area totale del bacino.

c) Curva Ipsometrica

La Curva Ipsometrica è una rappresentazione grafica del rilievo attraverso uno spartiacque. Rappresenta lo studio dei cambiamenti di elevazione delle diverse aree del bacino, con riferimento al livello medio del mare. Questa variazione può essere indicata da un grafico che mostra la percentuale della superficie di drenaggio esistente sopra o sotto le diverse elevazioni o altitudini.

La curva ipsometrica può essere determinata con il metodo sopra descritto o tramite griglie di aree planimetriche tra i contorni. La Tabella 3.2 mostra i passaggi utilizzati per calcolare la curva ipsometrica di uno spartiacque.

d) Pendenza del Canale Principale

L'acqua piovana si concentra nei letti dei fiumi dopo aver defluito in superficie e sottoterra, dalla superficie del bacino fino alla bocca o all'uscita. La pendenza del corso d'acqua influenza in modo significativo i valori di portata dei fiumi, perché la velocità con la quale il contributo di monte raggiunge l'uscita dipende dalla pendenza dei canali fluviali. Maggiore è la pendenza, maggiore è la velocità di flusso e più pronunciato e stretto sarà l'idrogramma di deflusso.

e) Rettangolo Equivalente

Il Rettangolo Equivalente è stato introdotto da idrologi francesi con l'intento di confrontare meglio l'influenza delle caratteristiche dello spartiacque sul deflusso superficiale. È costituito da un rettangolo di area pari a quella del bacino, con lati grande "L" e piccolo "l", rispettivamente, e con contorni paralleli al lato corto, rispettando l'ipsometria naturale del bacino.

Per calcolare i lati del rettangolo, si applicano le equazioni (3.6) e (3.7), ottenute sotto l'area e il perimetro del rettangolo e il coefficiente di compattezza dato dall'equazione (3.1):

A = L × l

P = 2 (L + l)