Long-term evolution of meandering rivers flowing above heterogeneous floodplains

Le piane alluvionali e i relativi fiumi costituiscono complessi sistemi dinamici la cui simulazione numerica richiede la modellazione di processi idrodinamici, morfodinamici, chimici e biologici agenti mutuamente su varie scale temporali (dai giorni ai secoli). La morfologia e la stratigrafia della piana alluvionale sono determinate dalla mutua interazione tra flussi idrici, erosione e deposito di sedimenti dovuti a ripetuti eventi di piena. Barre alluvionali, canali abbandonati, caratteristiche dei sedimenti e della vegetazione giocano un ruolo chiave nella storia migratoria del fiume che scorre sulla superficie alluvionale. Il primo argomento di questa tesi riguarda l'interazione mutua tra fiume e piana alluvionale, prodotta dai processi sedimentologici che modificano la struttura della superficie alluvionale influendo sulla migrazione del fiume e, allo stesso tempo, sono determinati dai processi legati dalla migrazione stessa. Tali processi consistono in progressivi depositi nella parte interna delle curve (point bars) fino ai cutoffs che portano alla formazione di anse abbandonate, contribuendo ad alterare la resistenza all'erosione del suolo da parte del fiume stesso. Il secondo argomento riguarda la presenza di condizioni al contorno interne che sono in grado di influire sulle caratteristiche del campo di moto, il quale è legato alla distribuzione della curvatura planimetrica dei meandri. La presenza di una singolarità (e.g., variazione di portata dovuta alla confluenza con un affluente) genera perturbazioni al campo di moto che si propagano verso monte e verso valle, influendo sulla dinamica a breve e a lungo termine del fiume. Metodi statistici spettrali e multivariati permettono di analizzare e confrontare oggettivamente le geometrie dei meandri fluviali, sia naturali che generati numericamente.