Studio del fenomeno abrasivo dei ciottoli utilizzati per il ripascimento di spiagge molto esposte: analisi di laboratorio e campagne sperimentali in situ

Coastal erosion is a pressing issue that currently affects many Italian coastlines. Specifically, the Tuscan coast is particularly affected by this erosive phenomenon, and understanding the factors contributing to it is crucial for the design and implementation of coastal defense structures such as beach nourishment, groins, and breakwaters, as well as for subsequent coastal management. The responsibility for coastal erosion can be attributed to a combination of natural and/or anthropogenic factors, with none of them being considered the sole cause. In general terms, three main factors can be defined: a reduction in sediment supply from rivers, an increase in subsidence rates, and gradients in sediment transport along the coast. Recently, a significant rate of abrasion of coarse clastic sediments has been observed on artificially nourished beaches, which can lead to a decrease in the long-term effectiveness of beach nourishment projects. To study this phenomenon, various tests have been conducted both in the laboratory and in the field. The selected area for these tests is the Marina di Pisa coastal area in Tuscany, where significant erosion rates have been observed in recent decades. In the laboratory, several tests were performed using the "Los Angeles Machine," which quantified the rates of abrasion of selected pebbles through 3D scans and evaluations of the weight variation of each individual element before and after each test. Regarding the field tests, hundreds of pebbles were carefully selected, marked, and left on the beach at Marina di Pisa. They were then retrieved after a few months to assess the actual abrasion caused by the natural effects of marine waves. The obtained data was subsequently compared to gain insights into the reliability of experiments replicating the natural environment and the role of pebble shape in the design of beach nourishment projects for the coastal management of beaches characterized by coarse sediments.

L’erosione costiera è una problematica che attualmente interessa molti litorali delle coste italiane. Nello specifico, il litorale toscano è particolarmente colpito dal fenomeno erosivo e la conoscenza dei fattori che lo generano è decisamente importante per la progettazione e realizzazione di opere di difesa costiera, come ripascimenti, pennelli e scogliere frangiflutti, nonché della gestione costiera successiva agli interventi. La responsabilità dell’erosione litoranea è da attribuirsi ad una combinazione di fattori, naturali e/o antropici, nessuno dei quali può essere considerato l’unica causa. In termini generali, si possono definire tre fattori principali: la riduzione di apporto di sedimenti fluviali, aumento del tasso di subsidenza e gradienti del trasporto di sedimenti lungo la costa. Recentemente, è stato osservato un importante tasso di abrasione di sedimenti clastici grossolani in spiagge alimentate artificialmente, che può essere causa di una diminuzione dell’efficienza dei ripascimenti nel tempo. Per lo studio di tale fenomeno sono state svolte svariate prove, sia in laboratorio sia in situ. L’area selezionata per i test è quella del litorale di Marina di Pisa, in Toscana, in cui negli ultimi decenni si sono riscontrati importanti tassi di erosione. In laboratorio sono stati effettuati vari test tramite la “Macchina Los Angeles”, attraverso cui sono stati quantificati i tassi di abrasione di alcuni ciottoli tramite scansioni 3D e valutazioni della variazione del peso di ogni singolo elemento, prima e dopo ogni prova. Per quanto riguarda le prove in situ, sono stati selezionate e marcate alcune centinaia di ciottoli, lasciate sulla spiaggia di Marina di Pisa e recuperate a distanza di qualche mese, con lo scopo di valutare l’effettiva abrasione degli stessi dovuta agli effetti naturali delle onde marine. I dati ottenuti sono stati infine messi a confronto per ottenere informazioni circa l’effettiva affidabilità di esperimenti replicanti l’ambiente naturale e il ruolo della forma del ciottolo in fase di progettazione dei ripascimenti, per la gestione costiera di spiagge caratterizzate da sedimenti grossolani.