Post on 01-May-2015
VII
IDROGEOLOGIA
CICLO IDROLOGICO P = ETR+R+IPrecipitazione P = quantità d’acqua che giunge al suolo
Evapotraspirazione ETR = quantità d’acqua che ritorna all’atmosfera per evaporazione e traspirazioneRuscellamento R = quantità d’acqua che scorre in superficie raggiungendo i fiumi, i laghi o il mare
Infiltrazione I = quantità d’acqua che si introduce nel terreno (percolazionepercolazione) e raggiunge la falda acquifera
IDROGEOLOGIA
Zona di Infiltrazione
Zona di percolazione
Zona di saturazione
Falde sospese
Falda
frattura
Si organizzano in corpi idrici con caratteristiche differenti a seconda della natura delle rocce in cui si accumulano
ACQUE SOTTERRANEE
in rocce CRISTALLINE O in rocce CRISTALLINE O SEDIMENTARIESEDIMENTARIE (non soggette a fenomeni carsici): - circolano prevalentemente in fratture e discontinuità, - non costituiscono grandi serbatoi naturali (emergenze con scarse portate)
in rocce SEDIMENTARIE in rocce SEDIMENTARIE interessate da DISSOLUZIONE interessate da DISSOLUZIONE CARSICACARSICA (calcari, dolomie e gessi): - circolano in fratture ma anche in cavità e condotti, allargati per dissoluzione, - costituiscono grandi serbatoi naturali (emergenze con buone portate)
in DEPOSITI SCIOLTI:in DEPOSITI SCIOLTI: - circolano nei vuoti presenti tra un granulo e l’altro, - costituiscono serbatoi naturali di notevole capacità, - sono soggette a scambi con acque superficiali.
ACQUIFEROACQUIFERO
Formazione di rocce permeabili in grado di contenere acqua acqua estraibileestraibile.
Può essere permeabile per porosità porosità (sabbie, ghiaie), o per fratturazionefratturazione (lave, graniti).
Aree estremamente variabili da pochi ettari a migliaia di km2 , spessori da pochi metri a centinaia di metri.
Velocità di movimento dell’acqua all’interno dell’acquifero: da parecchi m/giorno (acquiferi carsici) a pochi cm/secolo (acquiferi molto poco permeabili).
TIPI DI ACQUIFEROAcquiferi permeabili per porositàAcquiferi permeabili per porosità
In rocce caratterizzate da reti di pori interconnessipori interconnessi. Tipici di rocce sedimentarie (acquiferi alluvionali).
Pori interconnessi dovuti a fenomeni di: degradazione (fisica o chimica), erosione (eolica, fluviale, glaciale, ecc.), sedimentazione (in ambiente marino o continentale) e diagenesi (costipamento, cementazione) che le particelle hanno subito (sabbie, arenarie, depositi alluvionali).
TIPI DI ACQUIFEROAcquiferi permeabili per fratturazioneAcquiferi permeabili per fratturazione
In rocce caratterizzate da reticoli di discontinuità (fratture) più o meno fitti. Tipici di rocce con moltissime micro- e macro-fratture che formano veri e propri canali comunicanticomunicanti (Acquiferi carbonatici).
Acquiferi a permeabilità mistaAcquiferi a permeabilità mista
In rocce caratterizzate da pori interconnessi e da reticoli di discontinuità (acquiferi in piroclastiti, in dolomie).
frattura
frattura
frattura
LIMITI IDROGEOLOGICILIMITI IDROGEOLOGICISi distinguono in:
- limiti di permeabilità
- limiti di bacini sotterranei (spartiacque sotterranei)
- limiti di bacini idrografici (spartiacque superficiali)
- superfici di falda
limite di permeabilità
limite di bacino sotterraneolimite di bacino idrografico
superficie di falda
LIMITI IDROGEOLOGICI
Limiti di permeabilitàLimiti di permeabilità Elementi geometrici (stratigrafici o tettonici) che condizionano la circolazione idrica sotterranea sbarrandola, impediscono il deflusso dell’acqua.
Limite di permeabilità: limite tra roccia permeabile e roccia compatta o strato di
argilla
LIMITI IDROGEOLOGICI
Spartiacque sotterraneoSpartiacque sotterraneo Limite dell’area in cui le acque di infiltrazione percolanopercolano verso lo stesso acquifero. Elemento geometrico (stratigrafico, tettonico o morfologico) che condiziona il deflussodeflusso delle acque sotterranee.
>> BACINO IDROGEOLOGICO (area che contribuisce all’alimentazione della falda idrica)
Spartiacque superficialeSpartiacque superficiale Limite dell’area in cui le acque superficiali ruscellanoruscellano verso lo stesso corso d’acqua, limite coincidente con le sommità dei rilievi.
>> BACINO IDROGRAFICO (area che contribuisce all’alimentazione di un corso d’acqua)
LIMITI IDROGEOLOGICI
Superfici di faldaSuperfici di falda Superfici che delimitano superiormente il terreno saturo contenente acque che circolano per gravità da quello non saturo. Possono oscillare liberamente in funzione delle condizioni di alimentazione.
terreno saturo
terreno non saturo
Formazione permeabile
Livello di faldaLivello di falda
FALDAFALDA
Bacino idrografico Bacino idrografico Bacino Bacino idrogeologicoidrogeologico
Spartiacque Spartiacque superficialisuperficiali
Spartiacque Spartiacque sotterraneo (faglia)sotterraneo (faglia)
Bacino idrografico Bacino idrografico Bacino Bacino idrogeologicoidrogeologico
Spartiacque superficiale Spartiacque superficiale
Spartiacque sotterraneo (faglia)
Spartiacque sotterraneo
per variazione geologica
Bacino idrografico Bacino idrografico Bacino Bacino idrogeologicoidrogeologico
Falda libera o freaticaFalda libera o freatica
Falda limitata solo inferiormente da uno strato impermeabile.
TIPI DI FALDE
Superficie piezometrica = Superficie della falda
Superficie della falda
FaldaFalda imprigionata o in pressione.imprigionata o in pressione.
Falda limitata superiormente ed inferiormente da strati impermeabili. Perforando un pozzo il livello risale al di sopra del tetto dello strato permeabile.
Superficie piezometrica Superficie della falda
TIPI DI FALDE
Falda artesiana: falda imprigionata, il cui livello risale al di sopra del piano campagna.
Pozzo artesianoPozzo
Rapporto tra falda e superfici libere d’acqua
Falda Falda Fiume Fiume
In DEPOSITI ALLUVIONALI sono favoriti scambi con acque superficiali
drenadrenaalimentaalimenta
Effetti delle variazioni variazioni stagionali delle stagionali delle
piogge piogge susulla superficie di falda
CLASSIFICAZIONE DELLE SORGENTI(Civita, 1972)
Criterio di classificazione geometrico (rapporto tra formazione acquifera e limite di permeabilità)
Sorgente puntuale Sorgente puntuale
Punto in cui superficie impermeabile, superficie della falda e superficie topografica si intersecano
Sorgente lineare Sorgente lineare
Linea lungo la quale superficie della falda e superficie del terreno si intersecano (fiumi alimentati da falde)
TIPI DI ACQUA NELLE ROCCE
Acque di ritenzione (1+2+3) e Acque libere (4)Acque di ritenzione (1+2+3) e Acque libere (4)
3) Acqua capillare: dovuta alla tensione superficiale (le molecole di acqua in prossimità della superficie, sono soggette a forze di attrazione verso il basso non bilanciate per l’assenza di liquido al di là della superficie stessa) ed all’adesione del liquido alle superfici con cui è in contatto4) Acqua libera: libera di muoversi per gravità
Acque strettamente legate ai granuli da forze elettrostatiche
1) Acqua igroscopica: velo di spessore 0.1 micron, dovuto alla condensazione di umidità atmosferica intorno ai granuli2) Acqua pellicolare: involucri di spessore 1-2 micron adsorbiti intorno ai minerali
Granulo
PARAMETRI IDROGEOLOGICIPorositàPorositàRapporto tra il volume dei vuoti ed il volume totale di roccia
T
v
V
Vn
Porosità efficacePorosità efficaceRapporto tra il volume dei vuoti intergranulari comunicanti ed il volume totale di roccia.
T
ge V
Vn
Esempio di roccia con porosità efficace Esempio di roccia con porosità efficace bassabassa
Permeabilità kPermeabilità kAttitudine delle rocce a lasciarsi attraversare da un fluido (cm/s). Dipende dal mezzo e dal fluido:
k = K g /
(permeabilità intrinseca K), (viscosità dinamica , densità e accelerazione di gravità g). La temperatura delle acque sotterranee in condizioni normali subisce oscillazioni di modesta entità, e possono essere considerati costanti, di conseguenza anche k.
PARAMETRI IDROGEOLOGICI
Permeabilità per POROSITA’Permeabilità per POROSITA’ Permeabilità per FESSURAZIONEPermeabilità per FESSURAZIONE
Tipi di permeabilità
P e r p oro s ità P e r fe ssu ra z io ne M is ta
P e rm e a b ilità
Esempio di permeabilità per porositàper porosità
Permeabilità per porosità Permeabilità per porosità elevataelevata
Sabbia Sabbia
Esempio di permeabilità per fratturazioneper fratturazione
Permeabilità per fratturazione Permeabilità per fratturazione ElevataElevata
Permeabilità per porosità e per Permeabilità per porosità e per fratturazione fratturazione bassebasse
Esempio di permeabilità
Esempio di permeabilità secondaria per fessurazioneEsempio di permeabilità secondaria per fessurazione
Fessure di essiccamento in argillaFessure di essiccamento in argilla
Valori medi di k delle terre
Grado di permeabilità Permeabilità
(cm/s)
Tipo di terra
AltoAlto
MedioMedio
BassoBasso
Molto bassoMolto basso
>1
1-10-2
10-2-10-7
10-7-10-9
Ghiaie
Sabbie
Sabbie fini e silt
Argille
Valori di k di alcuni tipi di rocce
Rocce Permeabilità in laboratorio
(cm/s)
Permeabilità in sito
(cm/s)
Arenarie
Argilliti
Siltiti, dolomie
BasaltiBasalti
Graniti
Scisti
3*10-3-8*10-8
10-9-5*10-13
10-5-10-13
10-12
10-7-10-11
10-8
10-3-3*10-8
10-8-10-11
10-3-10-7
10-2-10-7
10-4-10-9
2*10-7
k da bassa a molto bassa
k da media a molto bassa
PARAMETRI IDROGEOLOGICI
Trasmissività TTrasmissività T
Prodotto dello spessore di un acquifero (H) per la sua permeabilità (k), si esprime in m2/s:
T = k·H
GradienteGradiente idraulico di un acquiferoidraulico di un acquifero
EFFETTI DELLE CAPTAZIONI SULLE FALDE ACQUIFERE
LIVELLO STATICOQuota del livello dell’acqua in un pozzo in assenza di emungimento
LIVELLO DINAMICOLivello dell’acqua in un pozzo in cui avviene pompaggio
t0
t1
t2
CHIMISMO DELLE ACQUE SOTTERRANEE
Le acque superficiali e sotterranee contengono micro-organismi, gas, sostanze organiche ed inorganiche.
Principali composti inorganici in forma ionica:Na+, K+, Ca++, Mg++,Cl-, SO4
--, HCO3- , (CO3
--), (NO3-).
La qualità di un’acqua sotterranea dipende da:- quantità di ioni contenuti (Na+, K+, Fe++, Mn++, etc.),- condizioni di temperatura e pressione, - tipo di roccia attraversata,- tempo di contatto acqua-roccia (circolazione rapida, acqua meno mineralizzata).
Tempo di residenza delle acque in falda: giorni, settimane, in alcuni casi >10.000 anni.
INQUINAMENTO DELLE ACQUE SOTTERRANEE
Per cause naturali e/o antropiche (indirette o dirette).
Cause naturaliCause naturali: contatto con rocce contenenti ioni inquinanti (es. Arsenico).
Cause antropicheCause antropiche: : Indirette.Indirette. Forti emungimenti possono indurre: ingressione di acque marine, richiamo di acque superficiali contaminate, etc.
(1 g/cm3)(circa 1.025 g/cm3)
pozzettod ’infiltraz ione
bacinoinquinato
areaagricola
d iscarica
fasenonm isc ib ile
serbatoiod i carburante
superficie freatica
serbatoio d i solventic lorurati
direzione d i fl usso del la falda
inquinantedisciolto
(Kinze lb a c h)
Cause antropicheCause antropiche: : Dirette.Dirette. Fonti di inquinamento puntuali (discariche, pozzi disperdenti, rifiuti industriali, etc.); fonti di inquinamento diffuse (fertilizzanti, pesticidi, etc.).
INQUINAMENTO DELLE ACQUE SOTTERRANEE