Figura 1. Cawston Creek vicino a Keremeos, B.C. La linea blu mostra l’estensione del bacino di drenaggio. La linea rossa tratteggiata è il bacino di drenaggio di uno dei suoi affluenti.
Un torrente è un corpo d’acqua superficiale che scorre di qualsiasi dimensione, da un piccolo rivolo a un fiume possente. L’area da cui l’acqua scende a formare un torrente è conosciuta come il suo bacino di drenaggio. A volte è anche chiamato spartiacque o bacino spartiacque. Tutte le precipitazioni (pioggia o neve) che cadono all’interno di un bacino di drenaggio alla fine confluiscono nel suo corso d’acqua, a meno che parte di quell’acqua non sia in grado di attraversare un bacino di drenaggio adiacente attraverso il flusso delle acque sotterranee. Un esempio di un bacino di drenaggio è mostrato nella Figura 1. La rete dei corsi d’acqua all’interno di uno specifico bacino di drenaggio è chiamata rete di drenaggio.
L’area di drenaggio di un corso d’acqua comprende tutto il terreno da cui il deflusso superficiale scorre in quel corso d’acqua. I confini tra le aree di drenaggio dei torrenti sono chiamati divisioni di drenaggio. Qui sotto c’è un rendering al computer del modello di elevazione digitale (colori marrone scuro – altezze elevate, verde chiaro – basse elevazioni) e il bacino di drenaggio (in verde).
Vedi l’esempio del Lake Champlain Basin Atlas Watershed Areas and Tributaries:
Drainage Basin Patterns
Il modello degli affluenti all’interno di un bacino di drenaggio dipende in gran parte dal tipo di roccia sottostante, e dalle strutture all’interno di quella roccia (pieghe, fratture, faglie, etc.). I tre principali tipi di modelli di drenaggio sono illustrati nella Figura 3. I modelli dendritici, che sono di gran lunga i più comuni, si sviluppano in aree dove la roccia (o il materiale non consolidato) sotto il torrente non ha un tessuto o una struttura particolare e può essere eroso altrettanto facilmente in tutte le direzioni. Esempi potrebbero essere granito, gneiss, roccia vulcanica e roccia sedimentaria che non è stata piegata. La maggior parte delle aree della Columbia Britannica hanno modelli dendritici, come la maggior parte delle aree delle praterie e dello scudo canadese. I modelli di drenaggio a traliccio si sviluppano tipicamente dove le rocce sedimentarie sono state piegate o inclinate e poi erose a vari gradi a seconda della loro forza. Le Montagne Rocciose di B.C. e Alberta sono un buon esempio di questo, e molti dei sistemi di drenaggio all’interno delle Montagne Rocciose hanno modelli a traliccio. I modelli rettangolari si sviluppano in aree che hanno pochissima topografia e un sistema di piani di allettamento, fratture o faglie che formano una rete rettangolare. I modelli di drenaggio rettangolari sono rari in Canada.
Figura 3. Tipici schemi dendritici, a traliccio e rettangolari di drenaggio dei flussi.
In molte parti del Canada, specialmente in aree relativamente piane con spessi sedimenti glaciali, e in gran parte del Canadian Shield nel Canada orientale e centrale, i modelli di drenaggio sono caotici, o ciò che è noto come deragliato (Figura 4, a sinistra). Laghi e zone umide sono comuni in questo tipo di ambiente. Un quarto tipo di modello di drenaggio, che non è specifico di un bacino di drenaggio, è noto come radiale (Figura 4, destra). I modelli radiali si formano intorno a montagne isolate (come i vulcani) o colline, e i singoli torrenti hanno tipicamente modelli di drenaggio dendritici.
Figura 4. A sinistra: un tipico modello squilibrato; a destra: un tipico modello di drenaggio radiale sviluppato intorno a una montagna o collina.
Profili longitudinali dei torrenti
I profili longitudinali sono tracciati dell’elevazione in funzione della distanza dalla foce del torrente al corso superiore all’interno del bacino idrografico. Aiutano a stabilire la relazione tra la ripidità del pendio e la distanza dal corso superiore a quello inferiore. La pendenza o il gradiente possono essere misurati in gradi o in percentuale (aumento su corsa). Di seguito è riportato un esempio di profilo longitudinale del torrente Cawston Creek.
Cawston Creek è un tipico piccolo bacino di drenaggio (circa 25 km2) all’interno di una valle glaciale molto ripida. Come mostrato nella figura 2, le parti superiore e media del torrente hanno pendenze ripide (in media circa 200 m/km ma che vanno da 100 a 350 m/km), e la parte inferiore, nella valle del fiume Similkameen, è relativamente piatta (<5 m/km). La forma della valle è stata controllata prima dal sollevamento tettonico (legato alla convergenza delle placche), poi dall’erosione pre-glaciale del torrente e dallo spreco di massa, poi da diversi episodi di erosione glaciale e infine dall’erosione post-glaciale del torrente. La quota più bassa del Cawston Creek (275 m al fiume Similkameen) è il suo livello di base. Cawston Creek non può erodere al di sotto di questo livello a meno che il fiume Similkameen eroda più in profondità nella sua pianura alluvionale (l’area che viene inondata durante una piena).
Figura 2. Profilo del tronco principale del Cawston Creek vicino a Keremeos, B.C. L’elevazione massima del bacino di drenaggio è di circa 1.840 m, vicino al Monte Kobau. Il livello di base è 275 m, al fiume Similkameen. Come mostrato, la pendenza del flusso può essere determinata dividendo il cambiamento di elevazione tra due punti qualsiasi (aumento) per la distanza tra quei due punti (corsa).
I profili del Creek Kawston mostrano molti livelli di pendenza lungo il suo profilo. Per esempio, ci sono diversi gradienti tra 8,4 e 10 km, 3 e 5 km. Questo significa che l’erosione superficiale non ha ancora livellato o graduato Cawston Creek; perciò è chiamato ungraded stream.
Nel corso del tempo geologico, un torrente erode il suo bacino di drenaggio in un profilo liscio simile a quello mostrato nella figura 5. Se lo confrontiamo con un torrente non graduato come Cawston Creek (Figura 1), possiamo vedere che i torrenti graduati sono più ripidi nelle loro sorgenti e la loro pendenza diminuisce gradualmente verso le loro foci. I torrenti non classificati hanno sezioni ripide in vari punti, e tipicamente hanno rapide e cascate in numerosi punti lungo la loro lunghezza.
Figura 5. Il profilo topografico di un tipico torrente graduato.
Influenza dei movimenti tettonici sui corsi d’acqua
Figura 6. Un esempio di cambiamento del livello di base di un piccolo torrente che sfocia nel fiume Similkameen vicino a Keremeos. Il livello di base precedente era vicino alla cima della riva sabbiosa. L’attuale livello di base è il fiume.
Un torrente classificato può diventare non classificato se c’è un nuovo sollevamento tettonico, o se c’è un cambiamento nel livello di base, sia a causa del sollevamento tettonico che per qualche altra ragione. Come detto prima, il livello di base del Cawston Creek è definito dal livello del fiume Similkameen, ma questo può cambiare, e lo ha fatto in passato. La figura 6 mostra la valle del fiume Similkameen nella zona di Keremeos. Il canale del fiume è appena oltre la fila di alberi. Il campo verde in lontananza è sotto il materiale eroso dalle colline dietro e depositato da un piccolo torrente (non Cawston Creek) adiacente al fiume Similkameen quando il suo livello era più alto di adesso. In qualche momento negli ultimi secoli, il fiume Similkameen ha eroso verso il basso attraverso questi depositi (formando la ripida riva sull’altro lato del fiume), e il livello di base del piccolo torrente è stato abbassato di circa 10 m. Nei prossimi secoli, questo torrente cercherà di diventare di nuovo graduato erodendo verso il basso attraverso il proprio ventaglio alluvionale.
Un altro esempio di cambiamento del livello di base può essere visto lungo il Juan de Fuca Trail sull’isola di Vancouver sud-ovest. Come mostrato nella figura 7, molti dei piccoli corsi d’acqua lungo questa parte della costa sfociano nell’oceano come cascate. È evidente che la terra in questa zona si è alzata di circa 5 m negli ultimi mille anni, probabilmente in risposta alla deglaciazione. I torrenti che una volta sfociavano direttamente nell’oceano ora hanno un sacco di down-cutting da fare per essere riqualificati.
Figura 7. Due torrenti con un livello di base abbassato sul Juan de Fuca Trail, isola Vancouver sud-occidentale.
L’oceano è il livello di base definitivo, ma i laghi e altri fiumi agiscono come livelli di base per molti corsi d’acqua più piccoli.
Figura 9. Terrazze sul fiume Fraser a High Bar.
I sedimenti si accumulano nella pianura alluvionale di un fiume, e poi, se il livello di base cambia, o se ci sono meno sedimenti da depositare, il fiume può tagliare attraverso i sedimenti esistenti per formare terrazze. Una terrazza sul fiume Similkameen è mostrata nella figura 6 e alcune sul fiume Fraser sono mostrate nella figura 9. La foto del fiume Fraser mostra almeno due livelli di terrazze.
Nel tardo diciannovesimo secolo, il geologo americano William Davis propose che i torrenti e il terreno circostante si sviluppano in un ciclo di erosione (Figura 10). In seguito al sollevamento tettonico, i torrenti erodono rapidamente, sviluppando profonde valli a forma di V che tendono a seguire percorsi relativamente dritti. Le pendenze sono alte e i profili non sono graduati. Rapide e cascate sono comuni. Durante la fase matura, i torrenti erodono valli più ampie e iniziano a depositare spessi strati di sedimenti. Le pendenze si riducono lentamente e i profili aumentano. Nella fase matura, i torrenti sono circondati da colline e occupano ampie valli piene di sedimenti. I meandri sono comuni.
Figura 10. Una rappresentazione del ciclo di Davis dell’erosione: a: fase iniziale, b: fase giovanile, c: fase matura, e d: vecchiaia.
Il lavoro di Davis fu fatto molto prima dell’idea della tettonica a placche, e non aveva familiarità con gli impatti dell’erosione glaciale sui corsi d’acqua e i loro ambienti. Mentre alcune parti della sua teoria sono superate, è ancora un modo utile per capire i corsi d’acqua e la loro evoluzione.