How and how fast does a channel respond to sediment overloading under supercritical conditions?

River sediment transport is a crucial geomorphic process with significant implications for various aspects, including floods, environmental health, cultural heritage, and economic activities. The European Floods Directive (FD) and Water Framework Directive (WFD) underline its importance, particularly in the context of flood risk assessment. Sediment aggradation, influencing river conveyance, is a key consideration in risk assessment. Understanding the magnitude and time scales of morphological changes is crucial for effective hazard studies and emergency planning. Flood events, especially those involving intense sediment transport, can escalate into disasters, resulting in economic losses and casualties. The morphological response of rivers during floods can lead to erosion, deposition, and alterations in riverbed elevation, impacting conveyance. It is noteworthy that different dynamics may be observed in lowland and upland reaches due to variations in sediment, slopes, and flow properties. This emphasizes the need for a comprehensive understanding of sediment transport processes to enhance risk assessment and emergency preparedness efforts. The study experimentally investigates sediment aggradation under supercritical flow conditions through thirteen aggradation experiments and four preliminary experiments. It aims to characterize background hydraulic and sediment transport conditions using acquired experimental data, including water and bed profiles, sediment feeding rate, and channel sediment transport capacity. The experiments induce downstream aggradation waves, causing significant bed configuration changes due to imposed sediment overloading conditions. Particular attention is given to studying the critical flow rate, and quantifying the temporal scales of the sediment wave, identified through the temporal evolution of bed slope and the celerity of propagation.

Il trasporto di sedimenti fluviali è un processo geologico cruciale con impatti rilevanti su inondazioni, salute ambientale, patrimonio culturale ed economia. Le Direttive europee sulle inondazioni (FD) e sull'acqua (WFD) ne sottolineano l'importanza, specialmente per la valutazione del rischio di inondazioni. L'aggradazione sedimentaria, che influenza la capacità di trasporto dei fiumi, è fondamentale in questo contesto. La comprensione dei cambiamenti morfologici e delle loro tempistiche è essenziale per studi di pericolo e piani di emergenza efficaci. Le inondazioni, specialmente con trasporto intenso di sedimenti, possono causare danni economici e perdite umane. Durante tali eventi, i fiumi possono subire erosioni, deposizioni e variazioni del letto fluviale, influenzando il trasporto dei sedimenti. Le dinamiche possono variare tra le aree pianeggianti e montane a causa delle differenze nei sedimenti, pendenze e flussi, sottolineando la necessità di una comprensione completa dei processi di trasporto dei sedimenti per migliorare la valutazione del rischio e la preparazione alle emergenze. Uno studio sperimentale esamina l'aggradazione sedimentaria in condizioni di flusso supercritico attraverso tredici esperimenti di aggradazione e quattro preliminari. Si mira a caratterizzare le condizioni idrauliche e di trasporto dei sedimenti di fondo utilizzando dati sperimentali come profili dell'acqua e del letto, tasso di alimentazione dei sedimenti e capacità di trasporto del canale. Gli esperimenti causano onde di aggradazione che provocano cambiamenti significativi nel letto fluviale. Viene data particolare attenzione allo studio del tasso di flusso critico e alla quantificazione delle scale temporali dell'onda di sedimenti, identificate attraverso l'evoluzione temporale della pendenza del letto e la celerità di propagazione.