Implementazione in GRASS GIS + R di un modello di evoluzione del trasporto solido al fondo in alvei ghiaiosi

Il presente lavoro fa parte di uno studio più ampio riguardante la modellazione spazio-temporale del trasporto solido al fondo in alvei ghiaiosi ed è volto alla implementazione su base GIS del modello di sorting verticale dei sedimenti proposto da Blom & Parker (2004). In particolare, ipotizzando che il terreno sia un mezzo continuo e trascendendo l'idea di layer attivo (Parker et alii, 2000), si può affermare che la probabilità di presa in carico del materiale decresce esponenzialmente con la profondità del clasto. Basandosi quindi sulla ipotesi di continuità dei sedimenti con la profondità, il framework che descrive il sorting verticale dei sedimenti si formalizza con un'equazione di continuità che mette in relazione la variazione di concentrazione nel tempo di sedimenti di dimensione i-esima (alla data profondità) con la differenza tra densità di deposizione e presa in carico del materiale stesso. Il framework appena descritto, per quanto completo, è anche estremamente complesso da utilizzare in termini sia matematici che di reperimento ed elaborazione dei dati: sono quindi stati sviluppati due modelli semplificati che descrivono diverse condizioni naturali. In questa sede si intende implementare lo specifico modello di sorting all'equilibrio dei sedimenti (Blom et alii, 2006) che semplifica il framework iniziale considerando condizioni stazionarie per tutti i parametri in gioco. In particolare, l'equilibrium sorting model, con la sua ipotesi di stazionarietà, si dimostra adatto alla simulazione dell'evoluzione morfologica degli alvei; infatti è ragionevole l'ipotesi di stazionarietà sui parametri utilizzati solo se essi sono considerati ad una scala temporale sufficientemente grande rispetto a quella per cui essi sono stati definiti. In output al modello si ottiene la frazione in volume di sedimenti di granulometria i-esima alla quota considerata (Fi). Tramite l'implementazione dell'espressione trovata per Fi, si ottiene quindi un modello di dispersione dei sedimenti con la profondità a fine simulazione. In questo contesto GRASS GIS è stato utilizzato per la fase di preprocessamento dei dati, in particolare nella determinazione dei parametri geometrici richiesti in input al modello semplificato (parametri descrittivi delle forme di fondo); le fasi di calcolo numerico e probabilistico che costituiscono la base del modello, sono state invece sviluppate in R. Con il presente lavoro, si ha a disposizione uno strumento semplice da usare per effettuare un confronto diretto con i risultati di esperimenti in alveo o in canaletta.