Protezione dei Litorali

LITORALI

Gestione dei litorali bassi e sabbiosi 1

Sommario

Introduzione ...................................................................................................................................................... 4

Idraulica marina ................................................................................................................................................. 4

Moto ondoso ................................................................................................................................................. 6

Moto ondoso generato dall'attrazione gravitazionale .............................................................................. 6

Sistema Terra-Luna ................................................................................................................................ 7

Onde da maree, caso particolare di una laguna .................................................................................... 8

Moto Ondoso da Vento ............................................................................................................................. 8

Misura a vista........................................................................................................................................... 12

Analisi statistica a breve termine nel dominio del tempo (analisi zero-crossing) ................................... 12

Altezza d’onda ..................................................................................................................................... 13

Periodo ................................................................................................................................................ 17

Analisi spettrale ....................................................................................................................................... 18

Modello Jonswap ..................................................................................................................................... 22

Teoria del moto ondoso regolare ............................................................................................................ 25

Equazione di dispersione ..................................................................................................................... 27

Pressione indotta dal moto ondoso .................................................................................................... 33

Energia contenuta nel moto ondoso ................................................................................................... 33

Trasformazione del moto ondoso dal largo alla costa ................................................................................ 35

Diffrazione ................................................................................................................................................... 45

Riflessione .................................................................................................................................................... 48

Morfodinamica di coste basse e sabbiose ....................................................................................................... 49

Dinamica della fascia costiera ..................................................................................................................... 49

Cross Shore .............................................................................................................................................. 51

Long Shore ............................................................................................................................................... 52

Dinamica dei Litorali Sabbiosi ...................................................................................................................... 54

Flusso di sabbia all’interno della surf zone .............................................................................................. 55

Trasporto solido litoraneo potenziale ..................................................................................................... 57

Accumulo/asportazione di sedimento ................................................................................................ 58

.... 60

Connessione tra accumulo/asportazione di sedimento con avanzamento/arretramento della linea di riva

Metodologie di intervento sulla costa ............................................................................................................. 61

Ripascimento artificiale delle spiagge ......................................................................................................... 62

Opere per la difesa costiera ........................................................................................................................ 65

Opere parallele ........................................................................................................................................ 66

Opere ortogonali ..................................................................................................................................... 69

Opere a scogliera ..................................................................................................................................... 70

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Introduzione

Con il termine protezione costiera non si intende solamente la salvaguardia delle coste da parte di

fenomeni erosivi legati al moto ondoso ma anche la salvaguardia, ad esempio, di infrastrutture e della

salubrità dell’ambiente costiero. Si dovrebbe quindi parlare in termini di metodologie e tecniche per la

gestione dei litorali, dove all'interno della gestione è compresa anche la protezione.

I litorali (coste) si possono distinguere, in prima approssimazione, in sabbiosi e rocciosi. Le coste rocciose

possono essere ulteriormente divise in alte e basse, e a seconda del materiale che le compongono in hard

(rocce dure) o soft (rocce morbide). Le coste sabbiose, invece, sono solo basse.

Nel nostro corso ci si occuperà principalmente di coste sabbiose in quanto sono più vulnerabili ai processi a

scala temporale breve (simile alla vita umana) rispetto ai processi che coinvolgono le coste rocciose in cui i

fenomeni sono sicuramente più persistenti e durevoli nel tempo.

I processi/fattori che prevedono interventi di gestione delle coste sabbiose sono diversi, e spesso diventano

significativi quando ledono gli interessi umani, come: (in riferimento sempre alle coste sabbiose)

 l'erosione: può portare alla “scomparsa” della spiaggia;

 fenomeni di inondazione i quali potrebbero provocare danni all'ambiente costruito;

 il mantenimento o il ripristino della salubrità dell'ambiente costiero;

 fenomeni di avanzamento della spiaggia possono creare diversi problemi come inondazioni di

fiumi/torrenti che trovano la foce bloccata da un “tappo” di sabbia;

 insabbiamento di porti, ecc.;

Per questi motivi si parla di gestione dei litorali e non solo di protezione.

Il “motore” del sistema ambientale costa è il moto ondoso e le correnti marine. (In parte si può dire che sia

il vento in quanto genera il moto ondoso. Il vento a sua volta è generato dal gradiente termico dovuto al

diverso irraggiamento che il Sole determina nelle varie zone della Terra).

Il moto ondoso ha la capacità di modificare la morfologia della costa sabbiosa.

Idraulica marina

L'idraulica marina si occupa di come si muove l'acqua. Ci sono due grandi differenze tra moto ondoso e

corrente marina. Il moto ondoso genera moti orbitali in cui le particelle d'acqua si spostano con moti

orbitali ma tornano sempre nello stesso punto, quindi non sussiste un trasporto di massa; le correnti

marine, invece, sono formate da un flusso di particelle che vengono trasportate, c'è quindi un trasporto di

massa. Nelle coste è più evidente il moto ondoso ma ci sono anche le correnti.

Le correnti marine possono essere generate da:

 foci dei fiumi;

 gradienti termici (es. Corrente del Golfo) e gradienti salini: poco rilevanti ai nostri fini, in quanto

hanno bassissima velocità, se non quasi nulla, per cui non sono in grado di muovere sabbia, hanno

forza inferiore alla soglia critica di Shields;

 moto ondoso: quando perde la peculiarità di non trasportare massa (es. tsunami quando arriva

sulla costa si trasforma in corrente, altro esempio sono le bocche lagunari in cui le correnti sono

generate dal moto ondoso che entra nella bocca e si trasforma in corrente).

Il moto ondoso può essere generato da:

 vento; 4

 attrazione gravitazionale degli astri che generano le maree;

 eventi sismici;

 frane;

 impatto con masse;

 esplosioni sottomarine (sono la causa più probabile di formazione di tsunami nel Mediterraneo,

insieme ai grandi terremoti). È possibile difendersi dagli tsunami in modo attivo che passivo, nel

primo caso, attraverso un sistema di allerta con mareografi che registrano onde anomale, anche se

questo sistema non permette di mettere in sicurezza la popolazione, quindi sarebbe impossibile un

sistema di early warming. Mentre per quanto riguarda il metodo passivo attraverso la presenza di

foreste di mangrovie o muri marittimi volti alla diminuzione della potenza degli tsunami, o altri

interventi di protezione.

Di queste possibili fonti di formazione del moto ondoso alcune possono non essere prese in considerazione

in quanto la possibilità che accadano in un intervallo di tempo caratteristico della vita umana (50-70 anni) è

molto bassa e quindi non sono di interesse per gli studi che andremo a prendere in considerazione più

avanti. Questo riguarda le esplosioni, l'impatto con le masse, frane e gli eventi sismici. Quindi le cause ondo-

geniche che prenderemo in considerazione sono: vento e maree.

Quindi dobbiamo prendere in analisi i fenomeni che hanno un giusto equilibrio, rapporto, fra frequenza e

energia. Rapporto tra energia e periodo caratteristico

Il moto ondoso trasferendo l’energia compie un lavoro sul nostro sistema: questo lavoro può essere per

esempio il trasporto di sedimento dal fondale. Quello che si scorge dal grafico è che i fenomeni come le

onde da vento sono quelle che trasferiscono maggiore energia. Alcuni fenomeni anche se di potenza ridotta

ma se persistenti possono avere un impatto modesto in quanto nel lungo tempo trasferiscono una quantità

di energia maggiore proprio perché persistono per lungo tempo. 5

Moto ondoso

Il moto ondoso è una variazione periodica ma non regolare del livello del mare nel tempo e nello spazio che

ha carattere random, quindi non è prevedibile in termini di intensità, lunghezza d'onda e periodicità; ma si

deve far uso dei concetti di statistico per il suo studio.

Matematicamente il moto ondoso, nella sua forma più semplice, è descrivibile da una sinusoide ed è

caratterizzato da:

 cresta: punto più alto dell'onda;

 cavo e ventre: punto più basso dell'onda;

 ampiezza a = distanza tra la superficie libera ed il livello indisturbato;

 altezza H = distanz