Traporto Flusso e movimento di
fluidi
TRASPORTO = è distinto in
processo trasporto in massa, legati essenzialmente all gravità, quindi è
condizionato dalle variazioni di pendenza, offrendo prodotti malselezionati
dimensionalmente (eterometrici o malclassati), oppure processi di trasporto
selettivo, legati essenzialmente a correnti di fluidi (idriche o ae 545f54f riformi
fluviali, marine, eoliche, ecc.).
L’intervento dell’acqua nei processi di
trasporto è fondamentale: a tal uopo si intende definire la corrente di flusso
delle acque, agente effettivo del trasporto in molti casi.
Una corrente è caratterizzata da due tipi di
flusso:
-
di
tipo laminare, cioè che in corrispondenza di un dato momento i
vettori velocità delle particelle hanno lo stesso verso e la stessa intensità
(la velocità delle stesse è direttamente proporzionale alla distanza dalle
pareti della sezione del canale);
-
di
tipo turbolento, quando i vettori velocità hanno direzione, verso e
intensità diverse.
Il passaggio tra flusso laminare e
turbolento, a parità di condizioni, è legato all’aumento della velocità della
corrente e a parità di queste, alle caratteristiche del canale. La turbolenza
favorisce l’erosione (per la presa in carico del materiale), influenzata anche
dai canali profondi e stretti, invece di quelli bassi e ampi dove si ha un
aumento della deposizione. Considerando una corrente che trasporta del
materiale in carico, la possibilità di trasporto è legata a:
a)
competenza, la possibilità di
trasporto di una corrente in termini dimensionali (ovvero la massima dimensione
trasportabile da una corrente).
b)
capacità, riferita alla
quantità massima trasportabile per una corrente.
c)
carico, la quantità
effettivamente trasportata in un dato mutamento e in un determinato punto di
osservazione.
Questi tre parametri sono condizionati
dalla velocità e dalla turbolenza. In funzione di questi, le correnti possono
trasportare i materiali:
-
in sospensione, quando i materiali sono di dimensioni modeste e/o con
una forma piatta; tali caratteristiche permettono una bassa velocità di caduta
sul fondo (la velocità del mezzo è maggiore della velocità di caduta sul fondo)
e quindi anche pochi urti e poca erosione (particelle spigolose);
-
sul fondo, che coinvolge particelle di dimensioni maggiori dove il
trasporto può avvenire per saltellamento o trascinamento, a seconda delle
dimensioni. Nel primo caso, le particelle vengono sollevate nel corso di flussi
turbolenti e, in funzione del rapporto fra le densità della particelle e quella
del mezzo, compiono il loro percorso parabolico, subendo una smerigliatura
superficiale.
Figura 1 . Flusso laminare e turbolento.
Figura 2. Il meccanismo del movimento particellare. A:
sospensione; B: per rimbalzo (saltazione); C: rotolamento.
Nel caso che la densità sia pari ad 1
( densità dell’acqua) e inferiore ad 1 (come quella dell’aria) il trasporto è
differenziato, dato che nell’ultimo caso c’è bisogno di velocità maggiore
rispetto l’acqua, dato che non esistono forza di sostentamento; ma una volta
iniziato il processo, l’energia trasmessa dall’urto è maggiore, proprio per la
bassa densità e il basso attrito dell’aria, dato che l’urto è più incisivo nel
“mezzo” aria.
Quando le particelle sono di dimensioni
troppo grandi, tendono a scorrere sul fondo: questo movimento tende a smussare
gli spigoli delle particelle. Il movimento sul fondo è provato anche da
strutture che osserviamo sul fondo stesso. Queste forme dipendono dalla
velocità del flusso e dalla profondità del canale, a parità di portata. Il
regime di flusso è definito dal numero
di Froud (cfr. fot.9) – pag.29
F = U / √ g D = < 1
Quando la velocità del mezzo (acqua) riesce a
smuovere le particelle, si originano i ripples,
forme dove il materiale tende ad essere trascinato sulle sommità meno inclinate
e, una volta giunto al vertice, scivolare sul versante più acclive.
All’aumentare della velocità, le particelle mosse dal fondo aumentano di
dimensioni, così da generare le dune.
Per un numero di Froud maggiore o uguale a 1, le due forme si fanno instabili e
quindi avremo una superficie di fondo piana con i granuli disposti
parallelamente (plane bed). Per valori di Froud molto elevati
avremo le antidune, che con
l’aumento della velocità provocano ondulazioni anche sull’acqua. In fase di
calo di velocità si passa dalle antidune ai ripples (processo inverso), che
tendono ad essere conservate una volta ricoperte da altri sedimenti.
Figura 3. Strutture sedimentarie per differenti flussi
di regime. (da
Harms e Fahnestock, 1965 e Simons et al., 1965).
DIAGRAMMA
DI SHIELDS. (cfr. pag.30)
Figura 4.
Diagramma di Shields
semplificato.
