intervento1 - SIAN

Cenni di geologia ed idrogeologia finalizzati alla
comprensione della relazione idrogeologica
Treviso, 10 ottobre 2007
Cos’è la relazione idrogeologica
è un documento
è solitamente correlato da alcune carte
tematiche che descrivono la situazione
idrogeologica dell’area di intervento
si parla di idrogeologia ossia si analizzano i
rapporti tra i “terreni” presenti, la presenza
dell’acqua e le eventuali conseguenze
derivanti dall’emungimento dell’acqua.
D.M. 11/ 3/1988
Il D.M. 11/3/1988 prevede che, nel caso
di emungimenti da falde idriche si deve
accertare che le opere siano compatibili
con le caratteristiche dell’acquifero, e
che eventuali cedimenti della superficie
del suolo siano compatibili con la
stabilità e funzionalità dei manufatti
presenti nell’intorno del pozzo.
Cenni di geologia
Materiali naturali o
TERRENI
Rocce e terreni sciolti:
differenze
Hanno una loro
coesione;
Si classificano in
base all’origine in
rocce magmatiche,
rocce sedimentarie e
rocce metamorfiche;
Gli elementi che
compongono i terreni
sono sciolti;
Si classificano in base
alla granulometria (
ghiaie, sabbie, limi e
argille);
Derivano dai fenomeni
di erosione e
disgregazione delle
rocce da parte di agenti
atmosferici e/o
biologici;
Rocce metamorfiche
Sono rocce che rispetto al momento in cui si
sono formate sono state oggetto di variazioni
di pressione, temperatura e volume;
I minerali inizialmente presenti modificano
struttura e composizione adeguandosi alle
nuove condizioni ambientali;
Tra le rocce metamorfiche: marmi, gneiss,
scisti;
In Veneto le rocce metamorfiche sono poco
rappresentate ad eccezione delle filladi di
Recoaro e di alcuni esempi locali di
metamorfismo di contatto.
Rocce magmatiche
Sono il prodotto della cristallizzazione/
solidificazione di un magma ossia di una
massa fusa silicatica composta da volatili
(gas), da elementi solidi ( cristalli già formati)
e da una parte liquida;
Si suddividono in tre grandi gruppi: effusive,
intrusive e filoniane a seconda dell’ambiente
di solidificazione / cristallizzazione.
Alcuni esempi
Il granito è una roccia magmatica intrusiva, olocristallina con
associazione mineralogica di quarzo, plagioclasio, k-feldspato e
biotite;
La tonalite è una roccia olocristallina con associazione
mineralogica costituita quarzo, plagioclasio e anfiboli.
Riolite: è il corrispondente effusivo del granito è una roccia a
struttura porfirica ossia con minerali inglobati in una matrice
vetrosa. Si identificano solitamente quarzi e feldspati.
Basalto: è il corrispondente effusivo del gabbro. E’ una roccia a
struttura porfirica a grana fine di colore scuro con rari
fenocristalli.
Dove trovare rocce magmatiche?
Rioliti: al confine con Trento ( porfidi
Trentini);
Basalti: in Val d’Illasi a San Giovanni
Ilarione (tra Vicenza e Verona) ci sono
basalti colonnari molto famosi;
Trachiti: sui colli Euganei di Padova.
Rocce sedimentarie
Le rocce sedimentarie si formano a seguito
del consolidamento ( diagenesi) di materiali
sciolti che provengono dall’alterazione di
rocce già esistenti, o da organismi viventi o
da fenomeni di evaporazione.
Si hanno quindi rocce terrigene, rocce
carbonatiche, rocce piroclastiche, rocce
evaporitiche.
Alcuni esempi
Arenaria:
Calcare: roccia costituita
prevalentemente da carbonato di calcio,
può presentare strutture bioclastiche (
es. stromatoliti ) o elementi di origine
animale ( pellets, butroidi, e…).
Dolomia: roccia saccaroide formata da
dolomite.
Dove trovare rocce sedimentarie?
Sono le rocce maggiormente
rappresentate nel Veneto.
Ad esempio: Dolomia Principale, il
Rosso Ammonitico, Marne di Priabona,
Biancone, Scaglia Rossa, ….
Arenaria fine
Biancone
Rosso Ammonitico
Le terre sciolte
La classificazione che viene effettuata
attraverso un’indagine detta
granulometria.
La granulometria si misura attraverso
l’uso di setacci calibrati e del
densimetro.
Le classi granulometriche
Blocchi
Ghiaia
Sabbia
Limo
Argilla
Esiste la possibilità di
definire tutti i termini
intermedi
D > 60 mm
2 mm < D < 60 mm
0.06 mm < D <2 mm
0.002 mm<D<0.06 mm
D < 0.002 mm
Caratteristiche dei materiali : porosità, fessurazione e
permeabilità
Porosità: è una caratteristica del mezzo ed è
legata alla frazione di vuoti; Si parla di
porosità quasi esclusivamente nei terreni
sciolti. La porosità nelle rocce è così ridotta
da essere trascurabile.
Nelle rocce si parla di fessurazione ossia di
discontinuità e fratture che danno luogo alla
cosiddetta porosità secondaria.
Ne la porosità ne la fessurazione garantiscono
la possibilità di estrarre acqua da un mezzo.
Porosità efficace e
granulometria
Acqua igroscopica: H2O assorbita attraverso
micropori ( non disponibile)
Acqua pellicolare: H2O che aderisce al granulo;
Acqua capillare: H2O che aderisce tra i due granuli;
Acqua gravifica : H2O che si muove
Sotto l’azione della forza di
Gravità ( acqua che si può
Captare)
La porosità efficace
La porosità efficace diminuisce al
diminuire della granulometria.
La porosità totale aumenta al diminuire
della granulometria.
La permeabilità
La porosità efficace è
una caratteristica che
potremmo definire
“statica” in quanto si fa
riferimento alla
possibilità che un
materiale possa
contenere dell’acqua e
che questa sia
estraibile.
La permeabilità è un
caratteristica che
implica uno
spostamento di una
massa di fluido da un
punto all’altro. E’ la
proprietà di un
materiale a lasciarsi
attraversare da un
fluido nel caso di un
carico idraulico.
La permeabilità
1. Per porosità;
2. Per
fessurazione;
3. Per carsismo;
La permeabilità per porosità
dipende dalle caratteristiche
intrinseche del materiale e
prende il nome di
permeabilità primaria;
Permeabilità per
fessurazione e per carsismo
invece sono definite anche
permeabilità secondaria
perché dovuti a stress
tettonici o a fenomeni di
dissoluzione chimica.
Come si misura la permeabilità
La permeabilità, in un mezzo poroso, si
definisce attraverso un coefficiente K ;
Il coefficiente è ricavato da una legge fisica:
la Legge di Darcy
Q=K S ∆h/l
E’ un’equazione in cui si assume che il moto
del fluido a grande scala sia laminare e che il
mezzo sia omogeneo ed isotropo.
La permeabilità nei materiali ( k)
Ghiaie
Sabbie
Limi e sabbie limose
Argille
Materiali permeabili: se
l’acqua fluisce
facilmente ( ghiaie e
sabbie);
Materiali impermeabili
K > 10-2 m/sec
10-2 < K < 10-4
10-4 < K < 10-9
K < 10-9
… concretizzando
Il geologo attraverso indagini
geognostiche o ( attraverso dati
bibliografici) ”costruiscono” la
stratigrafia di una data zona/ area e il
modello idrogeologico ossia la sequenza
di materiali più o meno permeabili e la
loro relazione da un punto di vista della
possibilità di far fluire l’acqua.
Il concetto di acquifero
I geologi individuano l’acquifero, ossia quei
litotipi che, per la loro struttura interna, per i
loro rapporti con i litotipi adiacenti, per la
possibilità di ricarica, possono contenere e far
fluire l’acqua.
L’acquifero è solo il contenitore; il contenuto
è la falda.
Ha precisi limiti spaziali e almeno a letto è
limitato da un litotipo impermeabile.
Un esempio
Soggiacenza
FALDA
Acquifero
Livello
impermeabile
Come si classifica l’acquifero
A seconda del tipo di permeabilità
Acquifero poroso: se costituito da terreni
sciolti o rocce sedimentarie poco cementateEs. deposito alluvionale;
Acquifero fessurato: se sostituito da rocce
dove la fessurazione è tale che vi sono canali
tra loro interconnessi – Es. massicci
carbonatici;
Acquiferi a permeabilità mista: rocce in cui
accanto alla fessurazione vi è anche
permeabilità per porosità – es. arenarie e
traventini
Le falde idriche
In presenza di un acquifero e se vi
sono le condizioni di alimentazione si
può identificare una falda idrica.
L’alimentazione di una falda è legata al
“Ciclo dell’Acqua” che in termini
estremamente semplificati risponde
all’equazione: P = E + R + I
Il ciclo dell’acqua
P = precipitazioni
E = evaporazione /
Evapotraspirazione
I = infiltrazione
R = ruscellamento
Caratteristiche delle falde
Superficie
piezometrica:
È la superficie che
rappresenta il livello
di equilibrio
idrostatico tra
l’acqua contenuta
nella falda e la
pressione
atmosferica
Direzione di
deflusso:
E’ la direzione verso
cui si muove la
falda. La falda si
muove sotto l’azione
della gravità e
quindi il fluido si
muoverà da un
“alto” a un “basso”
Le falde
La superficie freatica è una superficie
reale nel caso di una falda libera.
Nel caso di una falda in pressione si tratta
di una superficie ideale.
Presenza di più falde
Sezione della Pianura Padana
Le risorgive
La “linea delle risorgive” altrimenti detta anche
“Fascia delle risorgive” identifica una porzione
di territorio nel quale la superficie
piezometrica della falda freatica dell’Alta
Pianura interseca ( o comunque è molto
prossima) alla superficie di piano campagna.
Solitamente una risorgiva ( o “polla”) è
un’area ribassata rispetto al piano campagna
dai cui versanti (1 –3 metri al di sotto del
P.C.) in ghiaia emerge l’acqua di falda che
alimenta un corso d’acqua.
Le risorgive
Le risorgive sono
strutture importanti per
lo sviluppo di attività
agricole e industriali.
Sono il risultato anche
dell’azione umana.
Oggi, in molti casi, sono
aree protette in quanto
habitat naturali per
specie molto particolari.
Schema di una
risorgiva
ASTA
TESTA
Le risorgive
Gli acquiferi fessurati
In Veneto sono rappresentati
principalmente da massicci carbonatici.
L’acqua scorre in fratture e
microfratture ( talora di origine
tettonica) allargandole attraverso il
fenomeno del carsismo.
Il regime è turbolento e non si applica
la legge di Darcy.
Gli acquiferi e le falde a confronto
Falda in acquifero poroso
Moto laminare
Minor variabilità nella
portata
Risposta lenta ad eventi
atmosferici ( qualche
settimana o mese)
si riconosce un livello
piezometrico
Falda in acquifero
fessurato
Moto turbolento
elevata variabilità delle
portate
Risposta rapida ad
eventi atmosferici (
anche qualche ora)
Si riconosce un livello di
base
La circolazione idrica in un acquifero
carbonatico
Epicarso: porzione di ambiente
in cui si sviluppano fenomeni
carsici superficiali ( es. doline);
Zona di infiltrazione:
immediatamente sottostante
all’epicarso con grotte
superficiali e sede del
fenomeno di infiltrazione;
Zona di percolazione ( o
trasferimento verticale): l’acqua
è presente temporaneamente;
Epifreatico: dove l’acqua è
presente in caso di piena
Falda
L’epicarso e le sorgenti
Carta delle isofreatiche
Carta delle isofreatiche
La carta delle isofreatiche rappresenta
l’andamento della superficie freatica.
E’ una carta sperimentale ( i cui dati
sono desunti dai pozzi presenti
nell’area).
E’ soggetta a variazioni anche nell’arco
di poco tempo per attività antropica.
La curva caratteristica di un
pozzo
Quando si preleva
l’acqua la superficie
piezometrica si deprime.
La depressione della
S.F. dipende da: portata
del prelievo,
permeabilità
dell’acquifero.
Il pompaggio d’acqua
può portare in secca
pozzi a minor
profondità.
La teoria di Dupuit
curva caratteristica
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
a b b a s s a m e n to (m )
La teoria di Dupuit
prevede che
mantenendo costante la
portata dopo un certo
intervallo di tempo il
cono di depressione si
stabilizza. Ad ogni
aumento di portata
corrisponde un
abbassamento del
livello piezometrico con
una formula lineare.
livello
Q
(l/sec)
0
20
30
40
portata (l/sec)
54
60
65
La curva caratteristica
Il rapporto di linearità tra Q e ∆h sussiste
sono per “piccoli” incrementi di portata.
Si individua un “punto critico” come portata
altre il quale con piccoli aumenti di Q vi sono
grossi abbassamenti della superficie
piezomentrica.
La portata di esercizio deve sempre essere
lontana dal punto critico.
La subsidenza del terreno dovuta
all’emungimento - consolidamento
Nel caso si terreni limi ( silt – argille);
Si ha un duplice fenomeno:
1. Decremento dell’acqua contenuta nelle
argille stesse;
2. Riduzione della pressione idrostatica
dei pori e quindi un sovraccarico negli
strati superiori.
Concludendo…
Rocce e terreni fini
Il concetto di acquifero poroso e fessurato
La falda in acquifero poroso e le sue
caratteristiche.
La falda in acquifero fessurato e le sue
caratteristiche
Come si legge una carta delle isofreatiche
La curva caratteristica di un pozzo
Alcune possibili conseguenze
dell’emungimento eccessivo