Evoluzione morfologica di un alveo montano. Strategie di modellazione e applicazione al caso del torrente Mallero

The study of solid transport in rivers mountain is very important as it often involves a large amount of sediments which can cause considerable changes in the morphology of the rivers increasing the alluvial risk even for relatively low values of water discharge. In recent years it has become increasingly necessary to study these phenomena with numerical models that implement the water-sediment coupling. However, in order to define these models, several parameters are required, that, especially in mountain areas, they are often difficult to characterize. The objective of this work is to start from previous studies on the sediment carried by the Politecnico di Milano and to try to overcome the difficulties encountered. It will be created an artificial channel that will allow to study more easily the effects of some factors on the phenomenon of sediment transport and on the morphology of the riverbed. Specifically, we will study the introduction of an external sediment source to evaluate the effects both upstream and downstream of this release and to recognize when it is possible to consider only a stretch of the riverbed neglecting what happens upstream; it will be modeled a check-dam and in particular it will be attempted to reproduce the silting phenomena; the non-uniform grain size analysis will be introduced to study how the particle size distribution of the riverbed evolves with time and along the cross-sections. Then the non-uniform grain size study will be applied to a real case (the river Mallero) and compared with an uniform one to assess if in this specific case a greater computational burden is necessary or not; in particular it will be simulated the flood that has affected the Valtellina in 1987 and, to verify the goodness of the model, the results of the simulations will be compared with the values of the sediments deposition measured after the event in some particular section.

Lo studio del trasporto solido nei fiumi montani è molto importante in quanto coinvolge spesso una grande quantità di sedimenti che può provocare dei notevoli cambiamenti nella morfologia dei fiumi aumentando il rischio alluvionale anche per valori relativamente bassi di portata liquida. Negli ultimi anni si è reso sempre più necessario studiare questi fenomeni con dei modelli numerici che implementassero l’accoppiamento acqua-sedimenti. Tuttavia, per definire questi modelli, sono richiesti numerosi parametri che, soprattutto in ambito montano, spesso sono di difficile caratterizzazione. L’obiettivo del presente lavoro è quello di partire da studi pregressi sul trasporto solido svolti dal Politecnico di Milano per cercare di risolvere le criticità incontrate. Verrà creato un alveo fittizio che permetterà di studiare in maniera più mirata gli effetti di alcuni fattori sul fenomeno del trasporto solido e quindi sulla morfologia dell’alveo. Nello specifico, si studierà l’immissione di una portata solida in una sezione intermedia dell’alveo per valutare gli effetti che si hanno sia a monte che a valle di tale immissione e per capire quando è possibile considerare solo un tratto di alveo trascurando ciò che succede a monte; verrà modellata una briglia e in particolare si tenterà di riprodurre il fenomeno dell’interrimento; si introdurrà un’analisi plurigranulare per studiare come la granulometria dell’alveo evolve col tempo e lungo le sezioni. Lo studio plurigranulare verrà poi applicato ad un caso reale (il fiume Mallero) e confrontato con uno studio monogranulare per valutare se in questo caso specifico un onere computazionale maggiore sia necessario oppure no; in particolare si cercherà di simulare l’alluvione che ha interessato la Valtellina nel 1987 e, per verificare la bontà del modello, si confronteranno i risultati delle simulazioni con i valori degli accumuli di sedimenti di alcune sezioni caratteristiche misurati dopo l’evento.