Diapositiva 1

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VII IDROGEOLOGIA
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CICLO IDROLOGICO
P ETRRI
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
Infiltrazione I quantità dacqua che si
introduce nel terreno (percolazione) e raggiunge
la falda acquifera
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IDROGEOLOGIA
Zona di Infiltrazione
Zona di percolazione
Falde sospese
frattura
Zona di saturazione
Falda
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ACQUE SOTTERRANEE
Si organizzano in corpi idrici con
caratteristiche differenti a seconda della natura
delle rocce in cui si accumulano
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 (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
- circolano nei vuoti
presenti tra un granulo e laltro,
- costituiscono serbatoi naturali di notevole
capacità, - sono
soggette a scambi con acque superficiali.
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• ACQUIFERO
• Formazione di rocce permeabili in grado di
  contenere acqua estraibile.
• Può essere permeabile per porosità (sabbie,
  ghiaie), o per fratturazione (lave, graniti).
• Aree estremamente variabili da pochi ettari a
  migliaia di km2 , 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).

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

frattura
frattura
frattura
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• 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 bacino idrografico
limite di bacino sotterraneo
superficie di falda
limite di permeabilità
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• LIMITI IDROGEOLOGICI
• 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
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• LIMITI IDROGEOLOGICI
• 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.
  gtgt BACINO IDROGEOLOGICO (area che
  contribuisce allalimentazione della falda
  idrica)
• Spartiacque superficiale
  
  Limite dellarea in cui le acque
  superficiali ruscellano verso lo stesso corso
  dacqua, limite coincidente con le sommità dei
  rilievi. gtgt BACINO IDROGRAFICO (area che
  contribuisce allalimentazione di un corso
  dacqua)

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• LIMITI IDROGEOLOGICI
• 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 non saturo
Livello di falda
Formazione permeabile
FALDA
terreno saturo
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Bacino idrografico ? Bacino idrogeologico
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Bacino idrografico ? Bacino idrogeologico
Spartiacque sotterraneo (faglia)
Spartiacque superficiali
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Bacino idrografico ? Bacino idrogeologico
Spartiacque sotterraneo per variazione geologica
Spartiacque sotterraneo (faglia)
Spartiacque superficiale
Spartiacque superficiale
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TIPI DI FALDE
Falda libera o freatica Falda limitata solo
inferiormente da uno strato impermeabile.
Superficie piezometrica Superficie della falda
Superficie della falda
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TIPI DI FALDE
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
Pozzo artesiano
Pozzo
Falda artesiana falda imprigionata, il cui
livello risale al di sopra del piano campagna.
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Rapporto tra falda e superfici libere dacqua
Falda
Fiume
drena
alimenta
In DEPOSITI ALLUVIONALI sono favoriti scambi con
acque superficiali
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Effetti delle variazioni stagionali delle piogge
sulla superficie di falda
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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)
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TIPI DI ACQUA NELLE ROCCE
Granulo
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
Acque strettamente legate ai granuli da forze
elettrostatiche
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 di ritenzione (123) e Acque libere (4)
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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.
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Esempio di roccia con porosità efficace bassa
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PARAMETRI IDROGEOLOGICI
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.
Permeabilità per POROSITA
Permeabilità per FESSURAZIONE
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Tipi di permeabilità
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Esempio di permeabilità per porosità
Sabbia
Permeabilità per porosità elevata
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Esempio di permeabilità per fratturazione
Permeabilità per fratturazione Elevata
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Esempio di permeabilità
Permeabilità per porosità e per fratturazione
basse
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Esempio di permeabilità secondaria per
fessurazione
Fessure di essiccamento in argilla
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Valori medi di k delle terre
Grado di permeabilità Permeabilità (cm/s) Tipo di terra
Alto Medio Basso Molto basso gt1 1-10-2 10-2-10-7 10-7-10-9 Ghiaie Sabbie Sabbie fini e silt Argille
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Valori di k di alcuni tipi di rocce
Rocce Permeabilità in laboratorio (cm/s) Permeabilità in sito (cm/s)
Arenarie Argilliti Siltiti, dolomie Basalti Graniti Scisti 310-3-810-8 10-9-510-13 10-5-10-13 10-12 10-7-10-11 10-8 10-3-310-8 10-8-10-11 10-3-10-7 10-2-10-7 10-4-10-9 210-7
k da media a molto bassa
k da bassa a molto bassa
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PARAMETRI IDROGEOLOGICI
Trasmissività T Prodotto dello spessore di un
acquifero (H) per la sua permeabilità (k), si
esprime in m2/s T kH
Gradiente idraulico di un acquifero
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EFFETTI DELLE CAPTAZIONI SULLE FALDE ACQUIFERE
LIVELLO STATICO Quota del livello dellacqua in
un pozzo in assenza di emungimento
t0
t1
LIVELLO DINAMICO Livello dellacqua in un pozzo
in cui avviene pompaggio
t2
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• 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 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 gt10.000 anni.
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INQUINAMENTO DELLE ACQUE SOTTERRANEE Per cause
naturali e/o antropiche (indirette o
dirette). Cause naturali contatto con rocce
contenenti ioni inquinanti (es. Arsenico). Cause
antropiche Indirette. Forti emungimenti possono
indurre ingressione di acque marine, richiamo di
acque superficiali contaminate, etc.
(1 g/cm3)
(circa 1.025 g/cm3)
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INQUINAMENTO DELLE ACQUE SOTTERRANEE
Cause antropiche Dirette. Fonti di inquinamento
puntuali (discariche, pozzi disperdenti, rifiuti
industriali, etc.) fonti di inquinamento diffuse
(fertilizzanti, pesticidi, etc.).