2. Vulnerbilità degli acquiferi
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- Clementina Boni
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1 Zona non satura Zona non satura o non saturo o zona vadosa: zona al di sopra della falda (zona satura) - Infiltrazione: flusso in condizioni non sature - Filtrazione: flusso saturo Proprietà idriche del terreno - Contenuto d acqua Θ - Tensione capillare Ψ - Conducibilità idraulica Kns 52 Zona non satura Contenuto d acqua Θ = V W / V Θ : Contenuto d acqua (%) V W : Volume dell acqua nei pori V : Volume totale del mezzo poroso Θ varia tra 0 (terreno completamente secco) ad m (porosità) Θ = m S m: Porosità S: Grado di saturazione (0 100%) 53
2 Tensione capillare o Suzione: ψ = u a - u w u a : pressione dell aria nei pori u w : pressione dell acqua interstiziale Ponendo la pressione atmosferica pari a 0 (per convenzione), u w nella zona non satura è inferiore alla pressione atmosferica, a causa della tensione superficiale e adesione, quindi negativa. Potenziale di matrice: - (u a - u w ) ψ hm = = - γ w Carico totale: H = z + hm dove z: carico di elevazione γ w 54 Inquinamento delle acque sotterranee Definizioni Inquinamento delle acque sotterranee: modificazione della natura fisico-chimica di un acqua di falda dovuta all immissione esterna, causata dall uomo, di sostanze chimiche, microrganismi o calore Contaminazione: quando l inquinamento è tale da impedire un uso potabile dell acqua 55
3 2. Vulnerbilità degli acquiferi Origine dell inquinamento Modalità di immissione dell inquinante nell ambiente 1) Spandimento su terreno superficiale 2) Perdita da serbatoi o condotte a varie profondità 3) Dispersione di subalveo da corsi d acqua 4) Iniezione in pozzi perdenti Inquinamento diffuso: interessa ampie superfici Inquinamento concentrato: interessa zone ristrette ed in genere legato a cause accidentali 56 Attività fonti potenziali di inquinamento 1) Inquinamento di origine agro-zootecnica: concimi; fitofarmaci; diserbanti; liquami da allevamenti 2) Inquinamento di origine industriale: scarichi di reflui; perdite da condotte o serbatoi di stoccaggio; incidenti stradali coinvolgenti mezzi di trasporto di prodotti chimici; depositi di carburante; ecc. 57
4 Attività fonti potenziali di inquinamento 3) Smaltimento dei rifiuti: discariche; centri di rottamazione; cimiteri 4) Inquinamento di origine civile: perdite dalla rete fognaria; pozzi neri; fosse biologiche 58 Centro di pericolo (CDP) Area o punto in grado di produrre dispersione di inquinanti (industria; azienda zootecnica; pozzo; corso d acqua alimentante la falda; autostrada; ecc.) Frequenza relativa delle cause di inquinamento delle acque sotterranee in Italia 59
5 Trasporto degli inquinanti 1) Nella zona non satura 2) Nella zona satura (in falda) 1 2 Potere autodepurante del terreno Interazioni complesse tra inquinante, matrice solida e acqua: effetto ritardante di arrivo alla falda 60 Trasporto degli inquinanti in falda Trasporto nella zona satura: componente prevalentemente orizzontale Fattori che controllano distribuzione inquinante: 1. Parametri idrodinamici ed idrodispersivi acquifero 2. Morfologia superficie piezometrica 3. Tipologia inquinante 4. Tipologia di emissione sorgente inquinante 61
6 Vulnerabilità degli acquiferi all inquinamento RISCHIO: PERICOLOSITA R = H V W VALORE ELEMENTI A RISCHIO VULNERABILITA - Pericolosità: probabilità che si verifichi un evento di inquinamento - Elementi a rischio : intero acquifero - Valore elementi a rischio: opere approvvigionamento, costo acqua idropotabile, popolazione servita, ecc. - Vulnerabilità: grado di perdita, ovvero attitudine di una falda ospitata in un acquifero ad ingerire e diffondere un inquinante sversato alla superficie del terreno o in corsi d acqua" 62 Metodi di valutazione della vulnerabilità degli acquiferi Valutazione puntuale: valutazione del potenziale di inquinamento di un CDP Valutazione areale: ai fini di prevenzione e protezione degli acquiferi Carte di vulnerabilità Rappresentazioni areali della distribuzione del grado di vulnerabilità puntuale, valutato sulla base dei fattori di vulnerabilità. Tre gruppi: 1. Zonazione per aree omogenee: Valutazione per complessi e situazioni idrogeologiche 2. Valutazione per sistemi parametrici 3. Valutazione per modelli numerici 63
7 Valutazione per complessi e situazioni idrogeologiche (CSI) Carte a grande denominatore di scala (1: o 1:50.000) per rappresentare vaste aree Parametri considerati: Caratteristiche idrogeologiche non saturo e saturo, soggiacenza, permeabilità relativa VULNERABILITA INTRINSECA aggiunta di produttori reali o potenziali di inquinamento (CDP), potenziali ingestori, preventori e/o riduttori, principali soggetti ad inquinamento VULNERABILITA s.s. o INTEGRATA 64 CNR GNDCI Parametri: Litologia di superficie; Profondità tetto ghiaie; Caratteristiche acquifero Grado di vulnerabilità: E E = Estremamente elevato E= Elevato A= Alto M= Medio B= Basso B B = Bassissimo Legenda per la vulnerabilità intrinseca 65
8 2. Vulnerbilità degli acquiferi CNR GNDCI Legenda per la vulnerabilità integrata 66 CNR GNDCI 67
9 Sistemi parametrici Si selezionano i parametri ritenuti più importanti e a ciascuno di essi viene attribuito un punteggio arbitrario proporzionale all importanza che esso assume nella valutazione complessiva Sistemi a matrice (Matrix System, MS) Si basano su pochi parametri e hanno utilizzazione locale Sistemi a punteggio semplice (Rating systems, RS) - a ciascun parametro viene attribuito un intervallo di punteggio - per ogni area: sommatoria dei punteggi relativi ai vari parametri - gamma dei punti suddivisa in classi di vulnerabilità 68 Sistemi a punteggi e pesi (Point Count System Model, PCSM) Si introducono dei pesi, cioè un moltiplicatore per ciascun parametro che amplifica in maniera diversa il punteggio attribuito al parametro stesso a seconda delle diverse situazioni di impatto. 69
10 DRASTIC (Depth to water, net Recharge, Aquifer media, Soil media, Topography, Impact of vadose zone, hydraulic Conductivity of the aquifer) Parametri: 1) Soggiacenza (Depth to water) 2) Ricarica attiva (infiltrazione efficace) (net Recharge) 3) Caratteristiche idrogeologiche dell acquifero (Aquifer media) 4) Tipologia del terreno di copertura (Soil media) 5) Acclività della superficie topografica (Topography) 6) Azione del mezzo insaturo (Impact of vadose zone) 7) Conducibilità idraulica dell acquifero (hydraulic Conductivity of the aquifer) 70 DRASTIC Grafici relativi ai punteggi dei 7 parametri 71
11 DRASTIC Stringhe di pesi (moltiplicatori) prestabiliti per diverse situazioni di impatto 72 SINTACS (Soggiacenza, Infiltrazione, azione del Non saturo, Tipologia della copertura, caratteri idrogeologici dell Acquifero, Conducibilità idraulica, acclività della superficie Topografica) - Adeguamento del DRASTIC alle realtà idrogeologiche e di impatto in Italia in base ai dati abitualmente disponibili - Struttura del tutto simile: 7 parametri in ingresso Esempi di grafici di assegnazione dei punteggi alla soggiacenza e conducibilità idraulica 73
12 2. Vulnerbilità degli acquiferi SINTACS Quattro situazioni di pesi: - ordinario: area sterile senza uso di diserbanti, fertilizzanti, ecc. - fonti diffuse: uso fertilizzanti, liquami, collettori fognari - drenaggio corrivi: drenaggio corpi superficiali - carsismo profondo 74 SINTACS 75
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