Flusso iporreico prodotto dallo sviluppo di barre alternate in alvei in ghiaia

Nei corsi d’acqua l’interazione fra la corrente e la sottostante zona iporreica assume particolare importanza per l’ecosistema fluviale. Fra le importanti funzioni svolte dalla zona iporreica va sicuramente annoverata la riduzione del carico di nutrienti che si esplica attraverso reazioni bio-geochimiche controllate dal tempo di residenza dell’acqua. Obiettivo del lavoro è comprendere il legame esistente fra la distribuzione dei tempi di residenza dell’acqua nella zona iporreica e la morfologia dell’alveo. Il flusso iporreico, infatti, è generato dalla non uniforme distribuzione della pressione all’interfaccia correntesedimento, la quale è a sua volta guidata dinamicamente dalla topografia del fondo. Si è prestata particolare attenzione ai corsi d’acqua rettilinei in ghiaia, in cui si sviluppano barre alternate, assumendo per semplicità che la portata sia costante e che il tempo scala tipico del flusso sotterraneo sia piccolo rispetto al tempo scala che controlla lo sviluppo morfologico della barra e la sua migrazione. In una situazione di questo tipo la topografia del fondo può essere assunta fissa nel tempo. Le equazioni del moto sono state risolte analiticamente ottenendo il campo di velocità in un dominio tridimensionale verticalmente confinato di larghezza pari alla larghezza dell’alveo ed esteso longitudinalmente per una lunghezza d’onda delle barre. Il campo di velocità così ottenuto è stato successivamente utilizzato per determinare la distribuzione del tempo di residenza all’interno della zona iporreica. I tempi di residenza variano in funzione del punto di ingresso nella zona iporreica e appaiono distribuiti in modo Log- Normale con media e varianza della distribuzione che dipendono dalla scabrezza relativa dei sedimenti e dal parametro di Shields.