LE OPERE DI PRESA Università degli studi de L’Aquila Corso di Idrogeologia Applicata a.a. 2011/2012 LE OPERE DI PRESA Camillo Di Loreto 182279

Le Opere di Presa Le opere di presa sono strutture per attingere ed accumulare risorse idriche per l’uso delle attività umane. Le opere di presa possono essere ·        Alla Sorgente In Falda In Superficie Bottini di presa Drenaggi Orizzontali Verticali

Studio di fattibilità delle opere di presa Rilievo Idrogeologico dell’area di alimentazione Bilancio Idrogeologico valutazione delle risorse Valutazione della qualità delle risorse (dati chimico-fisici) Indagini geognostiche di dettaglio : Indagini geofisiche (geoelettrica e sismica) Sondaggi (con piezometri) a monte e a valle Differenza tra sorgente reale o geologica

Le Opere di Presa Alla Sorgente Sono opere di approvvigionamento eseguite in prossimità delle sorgenti, che possono attingere ad acque sotterranee. Le sorgenti, come abbiamo già detto, sono affioramenti naturali delle acque di falda, e sono le acque con le migliori caratteristiche di potabilità. Descriviamo nell’esempio un opera con bottino di presa, situata su un acquifero carsico, che sfrutta un condotto carsico per caricare d’acqua una vasca di decantazione. Subito più in basso della vasca di decantazione troviamo la vasca di carico, alimentata da uno stramazzo, da quest’ultima vasca di carico si diramano le tubazioni di eduzione per la distribuzione.

Le Opere di Presa Si preferisce un tipo di opera rispetto all’altro in base alle condizioni idrogeologiche della sorgente, in base alle condizioni del bacino imbrifero, la costanza delle portate. Nella vasca di calma l’acqua in moto lento, c’è la sedimentazione, avvengono misure di portata Esistono molti esempi di bottino di presa situati a margine di una sorgente per cui la vasca di sedimentazione e decantazione è direttamente alimentata dal moto orizzontale delle acque nell’acquifero.

Le acque vengono convogliate in un ambiente fresco e buio Le Opere di Presa Le Opere di presa Indirette sono tipiche delle situazioni in cui la sorgente geologica e quella reale che si può osservare non coincidono, la sorgente reale è vulnerabile, poiché i sedimenti che si trovano tra essa e la sorgente geologica saranno soggetti a vari livelli alterazione: in questi casi con una opera indiretta si raggiunge la sorgente geologica, con una galleria drenante per esempio, in direzione del travaso e della zona satura. Sorgente ricoperta da vari tipi di detriti GALLERIA DRENANTE Le acque vengono convogliate in un ambiente fresco e buio

OPERE DI PRESA IN PROSSIMITA’ DI ACQUIFERI CARSICI Le Opere di Presa FENOMENO DEL CARSISMO Si definisce carsismo il fenomeno di DISCIOGLIMENTO delle rocce calcaree al passaggio dell’acqua piovana, che scava dei vuoti nella massa compatta dell’ammasso roccioso CaCO3 + CO2 + H2O Ca+2 + 2HCO3- Sale Molto solubile Sale poco solubile Acqua piovana Il fenomeno del carsismo è molto diffuso nelle zone montuose appenniniche, nel corso del tempo si producono meati di grandi volumi che possono raccogliere le acque OPERE DI PRESA IN PROSSIMITA’ DI ACQUIFERI CARSICI

OPERE DI PRESA IN PROSSIMITA’ DI ACQUIFERI CARSICI Riportiamo l’esempio delle sorgenti del Peschiera, nella valle del fiume Velino, in provincia di Rieti, dove a valle di un acquifero carsico troviamo una serie di sorgenti distribuite su una curva di travaso pianta Si osserva un opera di presa mista: si raccolgono le acque dai cunicoli e dai condotti carsici attraverso una vasca di raccolta, inoltre attraverso una trincea drenante vengono convogliate le acque che per travaso si spostano dall’acquifero carsico verso i terreni alluvionali ad alta permeabilità sezione

Definiamo brevemente i tipi di Acquifero che si possono trovare Le Falde Idriche Le Falde Idriche Il prelievo da falde sotterranee consente generalmente di derivare maggiori volumi rispetto alle sorgenti, le falde possono essere superficiali oppure profonde. La captazione da falde superficiali avviene tramite gallerie e trincee drenanti, per falde profonde invece si fa sempre per mezzo di pozzi, o batterie di pozzi profondi trivellati. FALDA IDRICA : E’ l’acqua contenuta in un acquifero con continuità laterale maggiore di quella verticale Definiamo brevemente i tipi di Acquifero che si possono trovare Libero Confinato Semiconfinato Multistrato Di conseguenza la falda idrica può essere libera, confinata, in pressione o sospesa

ACQUIFERO LIBERO La superficie piezometrica è un piano e coincide con la quota del terreno saturo. Inferiormente vediamo il limite dell’argilla impermeabile ACQUIFERO CONFINATO Uno strato di argilla impermeabile impedisce la risalita verticale delle acque: la falda è in pressione, il pozzo è artesiano. ACQUIFERO SEMICONFINATO La presenza dell’acquitardo, terreno poco permeabile, rallenta il movimento delle acque

POZZO ARTESIANO Riportiamo l’esempio di un acquifero confinato, che dà luogo ad una falda idrica in pressione: l’area di ricarica alimenta, “satura”, uno strato permeabile delimitato superiormente e inferiormente da strati di argilla impermeabile (10-8 l/s) Scavando un pozzo profondo fino all’acquifero si osserverà l’acqua RISALIRE o anche zampillare. Quando invece nel periodo di PIENA il livello piezometrico incontra la superficie topografica avremo delle sorgenti

Le Opere di Presa Quando si hanno numerosi affioramenti di acque sotterranee distribuiti sull’interfaccia tra diverse tipologie rocciose si utilizzano gallerie drenanti, che raccolgono in direzione longitudinale le acque che sgorgano da più sorgenti. Si nota lo sviluppo in lunghezza dell’opera, e la varietà delle forme di opera utilizzate. Questo tipo di opera può essere associato ad opere di presa in profondità come i pozzi in un’unica struttura Trincea drenante Galleria drenante a forma di forcella Pozzi Un esempio di opera di presa con galleria drenante sono gli impianti di captazione dell’ACQUEDOTTO DEL GRAN SASSO

ACQUEDOTTO DEL GRAN SASSO Nato a margine delle due gallerie autostradali alla fine degli anni 80, rappresenta la principale fonte di approvvigionamento idrico del bacino aquilano, con una portata che varia dai 450 ai 510 l/s L’opera di captazione è una galleria di presa realizzata all’interno di un tunnel di servizio, realizzato in prossimità del traforo autostradale La galleria di presa ha lunghezza complessiva di 1500m ed al suo interno hanno sede tutti i manufatti con la captazione e l’accumulo della risorsa, 2 serbatoi della capacità di 10000 m3 A valle del partitore sono disposte sei vasche di preaccumulo denominate vasche turnate, che hanno la funzione di differire nel tempo, attraveso una turnazione dell’acqua al loro interno, e l’arrivo della risorsa ai serbatoi di accumulo finali.

Le Opere di Presa Tra le opere di presa indirette a sviluppo verticale consideriamo i pozzi, che possono essere anche in serie uniti da canali collettori, pozzi utilizzati spesso per la captazione di sorgenti per soglia sovrimposta (1). Attraverso lo scavo di pozzi, e l’adeguata realizzazione delle sue pareti si possono emungere importanti volumi di acqua da falde acquifere in profondità, e determinare le caratteristiche dell’acquifero punto per punto

Le Opere di Presa (1): Vediamo un esempio di pozzo che attinge da una soglia sovraimposta, le acque si spostano in direzione orizzontale, per travaso, a causa della differente permeabilità del mezzo roccioso Sarà molto importante in questo caso che il pozzo raggiunga la profondità dello strato permeabile, e saranno importanti le prove di emungimento che determineranno la quantità di acqua da poter attingere. Nel caso di soglia sottoposta si possono utilizzare opere di presa indiretta ORIZZONTALI Nell’esempio troviamo un opera in direzione orizzontale e sub-orizzontale con dei microtunnel

Le Opere di Presa Opera di presa Pozzo Raggiato Il dreno principale è in calcestruzzo armato E’ una struttura atipica ma molto utile per captare più livelli acquiferi ed allargare il diametro utile della captazione: dal pozzo principale si diramano dreni perforati disposti a raggiera Numerosi dreni METALLICI perforati disposti a raggiera Un ‘ulteriore vantaggio di questo sistema sono i piccoli abbassamenti nel livello piezometrico che comporta un’opera simile, che emunge in un area molto vasta Infine le opere di presa superficiali sono opere che emungono dalle risorse idriche di laghi, dighe, esistono inoltre sistemi di dissalamento delle acque marine

Le Opere di Presa In generale un opera di presa riveste un importanza fondamentale per le attività umane, pertanto si impongono le seguenti condizioni per ogni opera d’approvigionamento idrico: Deve essere:        Efficace     Razionale    Sicura Completa l’opera deve avere un basso rapporto tra costi e benefici dovrà essere studiata la rinnovabilità in modo che l’opera possa durare nel tempo senza impoverire le risorse. Che non comprometta la sicurezza della vita del bacino Che possa captare il massimo disponibile delle risorse dell’area di recapito.

Le Opere di Presa K = K(ρ g /μ) Si definisce conducibilità idraulica come la capacità di un mezzo roccioso di lasciarsi attraversare da un flusso di fluido (acqua) esistono molti metodi per stimare questo parametro, i vari terreni possono essere classificati in base alla loro conducibilità, da cui dipende il diverso comportamento nelle fasi di ricarica e scarica di acqua, vediamo inoltre che esistono diversi tipi di conducibilità: in base ai tipi di vuoti che caratterizzano gli ammassi rocciosi. ρ = densità fluido μ = viscosità idrodinamica g = accellerazione di gravità K = K(ρ g /μ) PERMEABILITA’ IN PICCOLO (POROSITA’) i vuoti sono gli spazi tra i granuli e il coefficiente K dipende dalla dimensione dei suddetti vuoti e dalla interconnessione di quest’ultimi. (rocce arenarie). La porosità di questo tipo ha carattere omogeneo ed isotropo (stesse caratteristiche di permeabilità) per tutto l’ammasso roccioso. PERMEABILITA’ IN GRANDE per fessurazione e fratturazione, dove i vuoti sono legati alla natura macroscopica degli ammassi rocciosi ed hanno caratteristiche di DISOMOGENEITA’, e possono essere anche causati da fenomeni di carsismo e presenza di faglie.

La Stima degli Indici Idrogeologici Le possibili prove per la stima degli indici idrogeologici come appunto la permeabilità, il coeffciente di immagazzinamento, la trasmissività, e l’abbassamento di carico idraulico nell’acquifero sono   ·        PROVE DI POMPAGGIO ( in regime di equilibrio ( prova Dupuit ) o di non equilibrio (Theis e Jacon ) ·        PROVE DI ASSORBIMENTO – INIEZIONE (prova Lungeon) ·        METODO IDROCHIMICO (con l’uso di traccianti) ·        ATTRAVERSO IL BILANCIO IDROGEOLOGICO (stima possibile sono in alcuni casi particolari di bacino chiuso e delimitato) Le prime sono prove nelle quali l’acqua viene sottratta all’acquifero (viene emunta) da un pozzo, e di conseguenza vengono esaminate le caratteristiche del terreno e del carico idraulico e di portata al fine di dimensionare al meglio un opera di presa.