Dispense del corso online
Principi di idrogeologia applicata: rappresentazione
e studio degli acquiferi, interpretazione della
cartografia idrogeologica.
06/05/2013
Docente: Geol. Enzo Cuiuli
GC11
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INDICE
Risorse utili
Premessa
PRINCIPI DI IDROGEOLOGIA APPLICATA: RAPPRESENTAZIONE E STUDIO DEGLI ACQUIFERI,
INTERPRETAZIONE DELLA CARTOGRAFIA IDROGEOLOGICA
1. Breve richiamo dei concetti base di idrogeologia
1.1 Generalità
1.2 Ciclo Idrologico - Bilancio Idrologico
1.3 Definizione di acquifero
1.4 Tipi di acquifero
1.5 Elementi essenziali dell’acquifero
1.6 Legge di Darcy - Parametri idrogeologici fondamentali (Q, i, T, K, Va, Vr)
1.7 Inquinamento delle acque sotterranee
1.8 Migrazione degli inquinanti in falda
2. Ricostruzione della superficie piezometrica dell'acquifero
2.1 Rilevamento idrogeologico
2.2 Censimento pozzi
2.3 Misura livelli piezometrici
2.4 Costruzione carte piezometriche: Interpolazione dei dati e tracciamento delle isopiezometriche
2.5 Differenza tra Piezometria e Soggiacenza
3. Letture della carta piezometrica - Interpretazione ed analisi morfologica della superficie piezometrica
3.1 Determinazione dello schema di circolazione idrica sotterranea e definizione dagli elementi
essenziali dell’acquifero
3.2 Stima dei parametri idrodinamici
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Riferimenti bibliografici
1. BERETTA G.P.(1992) - “Idrogeologia per il disinquinamento delle acque sotterranee”
Pitagora ed.; Bologna
2. CASADIO M., ELMI C. (1995) - “Il manuale del geologo”
Pitagora ed.; Bologna
3. CASTANY G. (1967) - “Prospection et espoitation des eaux souterraines”
Paris
4. CASTANY G. (1985) - “Idrogeologia principi e metodi”
Dario Flaccovio ed. Palermo
5. CELICO P. (1986) - “Prospezioni idrogeologiche” Vol. 1–2
Liguori ed. Napoli
6. CERBINI GIANNI (1992) - Il manuale delle acque sotterranee
Geo-Graph
7. CUIULI E. (2012) - “Contributo alla conoscenza delle caratteristiche idrogeologiche della piana di
S.Eufemia Lamezia (Calabria) – primi risultati”
Acque sotterranee, 127, pp.19 - 32; Felci ed.
8. FILECCIA A. (2011) - “ Le carte piezometriche – teoria e pratica nella costruzione ed interpretazione”
Acque sotterranee, 125, pp.29 - 45; Felci ed.
9. GISOTTI G., ZARLENGA F., (2004) - “Geologia ambientale – principi e metodi”
Dario Flaccovio Editore
10. MARIA MARI G., MOTTERAN G., SCALISE A R, TERRIBILI D., ZATTINI N., (1995) - “Carta
idrogeologica d’Italia – 1: 50.000 guida al rilevamento ed alla rappresentazione”
Quaderni Serv. Geol. Naz., serie III, vol. 5. Ist. Polig. e Zecca dello Stato spa, RM
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Premessa
Il corso d’aggiornamento professionale, di seguito proposto, riguarda l’Idrogeologia applicata all’ambiente ed è
finalizzato alla definizione del modello idrogeologico, attraverso lo studio degli acquiferi con particolare
riferimento a quelli superficiali. Quest’ ultimi sono, infatti, maggiormente soggetti alla pressione antropica ed
agli impatti che da essa derivano risultando, i più esposti al degrado della risorsa idrica in termini di carichi
inquinanti che potenzialmente insistono sugli acquiferi stessi.
Durante il corso, dopo un breve richiamo dei concetti base di Idrogeologia e di migrazione degli inquinanti in
falda, saranno trattati gli aspetti operativi relativi al rilevamento idrogeologico, al censimento dei pozzi, alla
misura dei livelli piezometrici ed alla costruzione delle carte isopiezometriche. Successivamente, verranno
esposti i criteri per la lettura della carta idrogeologica e per l’interpretazione e l’analisi morfologica della
superficie piezometria, volti alla determinazione dello schema di circolazione idrica sotterranea ed alla definizione
dagli elementi essenziali dell’acquifero.
Verrà inoltre descritto come, dall’esame dell’andamento della superficie piezometrica, sia possibile stimare i
parametri idrodinamici (Gradiente Idraulico, Trasmissività, Permeabilità, Portata) caratteristici dell’acquifero.
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1. BREVE RICHIAMO DEI CONCETTI BASE DI IDROGEOLOGIA
Di seguito verranno richiamati, concisamente, alcune nozioni base dell’idrogeologia, propedeutici alla trattazione
degli aspetti operativi sopra brevemente richiamati e di seguito meglio estrinsecati.
1.1 Generalità
Le acque naturali hanno caratteristiche fisiche e chimiche differenti in ragione della loro origine, delle condizioni di
deflusso, delle caratteristiche climatiche dell’area ecc.
Le acque possono essere divise in due grandi categorie:
1. Acque atmosferiche presenti, in natura, sotto forma di vapore e di precipitazioni meteoriche (pioggia,
neve, grandine ecc.);
2. Acque litosferiche che possono, a loro volta, essere distinte in acque superficiali e sotterranee.
L’acqua della superficie terrestre è continuamente soggetta a processi di evaporazione migrando, in atmosfera,
sotto forma di vapor d’acqua che condensandosi ricade sotto forma di precipitazioni meteoriche in parte
sull’idrosfera ed in parte sulla geosfera. Nel primo caso, con il ritorno delle acque all’idrosfera, il ciclo si chiude in
maniera elementare. Nel secondo caso il processo è più complesso; infatti le acque che cadono sulla geosfera, in
parte rimangono in superficie e vengono drenate dai corsi d’acqua, in parte s’infiltrano nel sottosuolo alimentando
gli acquiferi.
Nell’insieme fanno tutte parte del ciclo idrologico il cui motore è rappresentato dall’energia solare e dalla gravità.
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1.2 Ciclo Idrologico – Bilancio Idrologico
Figura1 - Rappresentazione schematica del ciclo idrogeologico
L’espressione del ciclo idrologico è:
P = ETR +R + I
[1.0]
Esplicitando i termini: P = Precipitazioni; ETR = Evapotraspirazione (evaporazione + traspirazione delle
piante); R = Ruscellamento; I = Infiltrazione efficace ovvero il quantitativo d’acqua che s’infiltra realmente nel
sottosuolo e che non viene trattenuta dagli stati superficiali di suolo.
Il bilancio idrologico è quindi una stima del quantitativo d’acqua in entrata (P), ovvero degli afflussi, e del
quantitativo d’acqua in uscita (ETR+R+I) deflussi.
Il bilancio idrologico è un mezzo per il controllo dei dati e quindi delle singole variabili calcolate separatamente. Il
calcolo delle variabili che compongono l’equazione del bilancio idrologico non saranno trattate durante il corso; si
rimanda a trattazioni più approfondite, riportate in bibliografia, per questo tipo di valutazioni.
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1.3 Definizione di acquifero
Le rocce o l’insieme di rocce che hanno caratteristiche tali da consentire l’assorbimento, l’immagazzinamento, il
deflusso, la restituzione di acque sotterranee, in quantità apprezzabili, sono dette rocce serbatoio o acquiferi
(Celico, 1986). L’acquifero è quindi un insieme di rocce permeabili sature d’acqua in grado di consentire il
deflusso di apprezzabili quantità d’acqua.
La permeabilità dell’acquifero può essere:
Primaria (per porosità), acquiferi alluvionali [sabbie, ghiaie ecc.];
Secondaria (per fatturazione) [rocce metamorfiche, granitiche, sedimentarie].
Figura 2 - Esempi schematico di acquifero alluvionale ed in roccia
In Figura 3 sono riportati schematicamente gli elementi essenziali del sistema acquifero.
1. Zona di alimentazione in cui si esplica l’infiltrazione delle acque pluviali e la ricarica della falda;
2. Zona di deflusso – Serbatoio costituisce l’acquifero vero e proprio, in cui avviene lo scorrimento delle
acque;
3. Limiti idrodinamici
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Limite idrodinamico a flusso variabile ⇒ Superficie piezometrica.
Può subire oscillazioni verticali in ragione della ricarica e del deflusso.
Limite a flusso nullo ⇒ Substrato impermeabile.
In questa zona non si hanno scambi idrici
Limite a flusso negativo ⇒ Sorgente.
Ogni emergenza idrica rappresenta una uscita della risorsa dal sistema.
La Velocità dell’acqua, all’interno dell’acquifero, può variare da parecchi m/giorno (acquiferi carsici o molto
fratturati) a pochi cm/sec (acquiferi poco permeabili).
Figura 3 - Elementi essenziali del sistema acquifero (Nardi, 2000; mod.)
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1.4 Tipi di acquifero
Acquifero libero: limitato solo inferiormente da un substrato impermeabile.
Figura 4 - Schema acquifero libero (Nardi, 2000)
Acquifero confinato: la falda è contenuta tra due stati impermeabili in questo caso la falda è in pressione e
l’acqua risale naturalmente nel piezometro venendo in alcuni casi anche a giorno.
Figura 5 - Schema acquifero confinato (Nardi, 2000)
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1.5 Elementi essenziali dell’acquifero
Limiti idrogeologici
Gli acquiferi, I compressi idrogeologici (insieme di acquiferi), e le strutture idrogeologiche (insieme di più
complessi idrogeologici) hanno tra loro rapporti geometrici differenti che condizionano in modo marcato il deflusso
e la circolazione idrica. Questi contatti (stratigrafici, tettonici, morfologici, idrogeologici) sono detti limiti
idrogeologici.
Spartiacque sotterranei
Il limite idrogeologico, inteso come elemento morfologico di sbarramento totale o parziale al deflusso delle acque
sotterranee, viene definito “Spartiacque sotterraneo”. Ovvero qualsiasi elemento (stratigrafico, tettonico,
morfologico, idrogeologico) in grado di condizionare la circolazione idrica sotterranea.
Gli spartiacque sotterranei sono quindi orizzonti a flusso nullo che condizionano la circolazione idrica sotterranea,
creando un displuvio sulla superficie piezometrica, consentendo quindi una differenziazione dei recapiti ubicati
dall’una e dall’altra parte dello spartiacque stesso. La sua corretta individuazione ed ubicazione (in carta), è molto
importante poiché permette, unitamente all’andamento delle curve isopiezometriche, la differenziazione e
l’individuazione, delle direzioni prevalenti del flusso idrico sotterraneo ovvero degli assi di drenaggio posti dall’una
e/o dall’altra parte dello spartiacque.
Assi di drenaggio – direzioni prevalenti di flusso idrico sotterraneo
Rappresentano le traiettorie di deflusso preferenziale della falda. Si concentrano lungo le linee di massima
pendenza con vergenza orientata da monte verso valle (secondo la direzione di flusso). In questo caso le curve
isopiezometriche si presentano concave verso il basso assumendo la forma morfologica tipica di un impluvio.
Estratto delle dispense del corso online “Principi di idrogeologia applicata: rappresentazione e studio
degli acquiferi, interpretazione della cartografia idrogeologica” disponibile sulla piattaforma e-learning
per professionisti tecnici Geocorsi®.
Ogni corso è valutato in termini di crediti formativi nelle misure previste dai Consigli Nazionali dell'area
tecnica di riferimento.
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