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VII IDROGEOLOGIA. CICLO IDROLOGICOP = ETR+R+I Precipitazione P = quantità dacqua che giunge al suolo Evapotraspirazione ETR = quantità dacqua che ritorna.

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1 VII IDROGEOLOGIA

2 CICLO IDROLOGICOP = ETR+R+I Precipitazione P = quantità dacqua che giunge al suolo Evapotraspirazione ETR = quantità dacqua che ritorna allatmosfera per evaporazione e traspirazione Ruscellamento R = quantità dacqua che scorre in superficie raggiungendo i fiumi, i laghi o il mare percolazione Infiltrazione I = quantità dacqua che si introduce nel terreno (percolazione) e raggiunge la falda acquifera

3 IDROGEOLOGIA Zona di Infiltrazione Zona di percolazione Zona di saturazione Falde sospese Falda frattura

4 Si organizzano in corpi idrici con caratteristiche differenti a seconda della natura delle rocce in cui si accumulano ACQUE SOTTERRANEE in rocce CRISTALLINE O SEDIMENTARIE in rocce CRISTALLINE O SEDIMENTARIE (non soggette a fenomeni carsici): - circolano prevalentemente in fratture e discontinuità, - non costituiscono grandi serbatoi naturali (emergenze con scarse portate) in rocce SEDIMENTARIE interessate da DISSOLUZIONE CARSICA in rocce SEDIMENTARIE interessate da DISSOLUZIONE CARSICA (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 laltro, - costituiscono serbatoi naturali di notevole capacità, - sono soggette a scambi con acque superficiali.

5 ACQUIFERO acqua estraibile Formazione di rocce permeabili in grado di contenere acqua estraibile. porosità fratturazione Può essere permeabile per porosità (sabbie, ghiaie), o per fratturazione (lave, graniti). Aree estremamente variabili da pochi ettari a migliaia di km 2, spessori da pochi metri a centinaia di metri. Velocità di movimento dellacqua allinterno dellacquifero: da parecchi m/giorno (acquiferi carsici) a pochi cm/secolo (acquiferi molto poco permeabili).

6 TIPI DI ACQUIFERO Acquiferi permeabili per porosità Acquiferi permeabili per porosità pori interconnessi In rocce caratterizzate da reti di pori 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).

7 TIPI DI ACQUIFERO Acquiferi permeabili per fratturazione Acquiferi permeabili per fratturazione comunicanti 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 comunicanti (Acquiferi carbonatici). Acquiferi a permeabilità mista Acquiferi a permeabilità mista In rocce caratterizzate da pori interconnessi e da reticoli di discontinuità (acquiferi in piroclastiti, in dolomie). frattura

8 LIMITI IDROGEOLOGICI Si 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 sotterraneo limite di bacino idrografico superficie di falda

9 LIMITI IDROGEOLOGICI Limiti di permeabilità Limiti di permeabilità Elementi geometrici (stratigrafici o tettonici) che condizionano la circolazione idrica sotterranea sbarrandola, impediscono il deflusso dellacqua. Limite di permeabilità: limite tra roccia permeabile e roccia compatta o strato di argilla

10 LIMITI IDROGEOLOGICI Spartiacque sotterraneopercolano deflusso Spartiacque sotterraneo Limite dellarea in cui le acque di infiltrazione percolano verso lo stesso acquifero. Elemento geometrico (stratigrafico, tettonico o morfologico) che condiziona il deflusso delle acque sotterranee. >> BACINO IDROGEOLOGICO (area che contribuisce allalimentazione della falda idrica) Spartiacque superficiale ruscellano Spartiacque superficiale Limite dellarea in cui le acque superficiali ruscellano verso lo stesso corso dacqua, limite coincidente con le sommità dei rilievi. >> BACINO IDROGRAFICO (area che contribuisce allalimentazione di un corso dacqua)

11 LIMITI IDROGEOLOGICI Superfici di falda Superfici 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 falda FALDA

12 Bacino idrografico Bacino idrogeologico

13 Spartiacque superficiali Spartiacque sotterraneo (faglia) Bacino idrografico Bacino idrogeologico

14 Spartiacque superficiale Spartiacque sotterraneo (faglia) Spartiacque sotterraneo per variazione geologica Bacino idrografico Bacino idrogeologico

15 Falda libera o freatica Falda limitata solo inferiormente da uno strato impermeabile. TIPI DI FALDE Superficie piezometrica = Superficie della falda Superficie della falda

16 Faldaimprigionata o in pressione. Falda 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 artesiano Pozzo

17 Rapporto tra falda e superfici libere dacqua FaldaFiume In DEPOSITI ALLUVIONALI sono favoriti scambi con acque superficiali drena alimenta

18 variazioni stagionali delle piogge su Effetti delle variazioni stagionali delle piogge sulla superficie di falda

19 CLASSIFICAZIONE DELLE SORGENTI (Civita, 1972) Criterio di classificazione geometrico (rapporto tra formazione acquifera e limite di permeabilità) Sorgente puntuale Punto in cui superficie impermeabile, superficie della falda e superficie topografica si intersecano Sorgente lineare Linea lungo la quale superficie della falda e superficie del terreno si intersecano (fiumi alimentati da falde)

20 TIPI DI ACQUA NELLE ROCCE 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 lassenza di liquido al di là della superficie stessa) ed alladesione del liquido alle superfici con cui è in contatto 4) 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 granuli 2) Acqua pellicolare: involucri di spessore 1-2 micron adsorbiti intorno ai minerali Granulo

21 PARAMETRI IDROGEOLOGICI Porosità Rapporto tra il volume dei vuoti ed il volume totale di roccia Porosità efficace Rapporto tra il volume dei vuoti intergranulari comunicanti ed il volume totale di roccia.

22 Esempio di roccia con porosità efficace bassa

23 Permeabilità k Attitudine 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 FESSURAZIONE

24 Tipi di permeabilità

25 per porosità Esempio di permeabilità per porosità Permeabilità per porosità elevata Sabbia

26 per fratturazione Esempio di permeabilità per fratturazione Permeabilità per fratturazione Elevata

27 Permeabilità per porosità e per fratturazione basse Esempio di permeabilità

28 Esempio di permeabilità secondaria per fessurazione Fessure di essiccamento in argilla

29 Valori medi di k delle terre Grado di permeabilitàPermeabilità (cm/s) Tipo di terra AltoMedioBasso Molto basso > Ghiaie Sabbie Sabbie fini e silt Argille

30 Valori di k di alcuni tipi di rocce RoccePermeabilità in laboratorio (cm/s) Permeabilità in sito (cm/s) Arenarie Argilliti Siltiti, dolomieBasalti Graniti Scisti 3* * * * *10 -7 k da bassa a molto bassa k da media a molto bassa

31 PARAMETRI IDROGEOLOGICI Trasmissività T Prodotto dello spessore di un acquifero (H) per la sua permeabilità (k), si esprime in m 2 /s: T = k·H Gradienteidraulico di un acquifero Gradiente idraulico di un acquifero

32 EFFETTI DELLE CAPTAZIONI SULLE FALDE ACQUIFERE LIVELLO STATICO Quota del livello dellacqua in un pozzo in assenza di emungimento LIVELLO DINAMICO Livello dellacqua in un pozzo in cui avviene pompaggio t0t0 t1t1 t2t2

33 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 -, SO 4 --, HCO 3 -, (CO 3 -- ), (NO 3 - ). La qualità di unacqua 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 > anni.

34 INQUINAMENTO DELLE ACQUE SOTTERRANEE Per cause naturali e/o antropiche (indirette o dirette). Cause naturali Cause naturali: contatto con rocce contenenti ioni inquinanti (es. Arsenico). Cause antropiche: Indirette. Indirette. Forti emungimenti possono indurre: ingressione di acque marine, richiamo di acque superficiali contaminate, etc. (1 g/cm 3 ) (circa g/cm 3 )

35 Cause antropiche: Dirette. Dirette. Fonti di inquinamento puntuali (discariche, pozzi disperdenti, rifiuti industriali, etc.); fonti di inquinamento diffuse (fertilizzanti, pesticidi, etc.). INQUINAMENTO DELLE ACQUE SOTTERRANEE


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