Il progetto e l esecuzione dei pozzi d acqua. Gianluigi Giannella

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1 Corso di Aggiornamento Professionale PROGETTAZIONE ED ESECUZIONE DEI POZZI ASPETTI TECNICI E LEGISLATIVO-AMMINISTRATIVI Il progetto e l esecuzione dei pozzi d acqua Gianluigi Giannella 17 Dicembre 2010 Istituto Superiore Antincendi Via del Commercio, n. 13 Roma 1

2 IL GEOLOGO PROGETTISTA DI POZZI D ACQUA Quanto deve essere approfondita la conoscenza delle tecniche di perforazione e di completamento dei pozzi da parte di un geologo progettista? Le conoscenze professionali sulle perforazioni dovrebbero essere tali da permettere al geologo di eseguire correttamente la progettazione di un pozzo utilizzando i migliori e più convenienti apparecchiature, tecniche e materiali disponibili per la realizzazione di un opera durevole nel tempo, sicura sotto gli aspetti igienico-sanitari, che non alteri gli equilibri naturali in relazione alla qualità e quantità delle risorse idriche sotterranee e alla stabilità del sito. 2

3 La ricerca idrica La progettazione di un pozzo: dati di base Metodologie di perforazione Il progetto del pozzo Il completamento il rivestimento definitivo il tratto filtrante impermeabilizzazioni e cementazioni spurgo e sviluppo del pozzo la testata e i dispositivi di sanificazione Capitolato d appalto, prescrizioni tecniche, elenco prezzi unitari Gli organi di sollevamento Il monitoraggio 3

4 LA RICERCA IDRICA Concettualmente e per gli aspetti normativi la perforazione di un pozzo è una ricerca di acqua sotterranea La legislazione delle acque distingue infatti: una fase connessa all individuazione delle risorse idriche sotterranee e alla realizzazione delle opere per la loro captazione; una fase connessa al prelievo delle acque captate. Escluse le utenze domestiche, la prima fase è soggetta ad autorizzazione, la seconda a concessione regionale. Analogamente sono disciplinate le acque minerali, che sono regolamentate da una legislazione autonoma e distinta, per le quali le due fasi si riferiscono alle attività inerenti il permesso di ricerca e la concessione mineraria. 4

5 LA RICERCA IDRICA Perché la ricerca idrica possa avere successo e rispondere agli scopi che si prefigge è necessario valutare preventivamente: se esistono le possibilità di captare nel sottosuolo acque di quantità e di qualità richieste; se le caratteristiche quali-quantitative si potranno mantenersi inalterate nel tempo. Queste condizioni valgono indipendentemente dall uso dell acqua, sia esso potabile, industriale, zootecnico, agricolo, ecc. 5

6 IL MODELLO IDROGEOLOGICO La ricerca deve fare riferimento al modello idrogeologico inteso come ricostruzione tridimensionale del bacino idrogeologico o di una sua porzione significativa che individua: la probabile presenza di uno o più corpi acquiferi sotterranei; le loro geometrie; le loro caratteristiche idrauliche; la loro area di alimentazione; la localizzazione dei punti di drenaggio Il Modello Matematico 3D dei Flussi Idrici Sotterranei nel Bacino Idrogeologico del Fiume Taro 6

7 L ubicazione ottimale del pozzo è condizionata da: l assetto lito-stratigrafico del sottosuolo le proprietà idrauliche delle rocce e loro eventuale variabilità l esistenza di direzioni preferenziali del flusso sotterraneo la presenza di altre captazioni che determinano: la profondità e lo spessore dell acquifero la trasmissività dell acquifero la capacità di alimentazione della falda la possibile interferenza di altri emungimenti la vulnerabilità delle acque sotterranee e le protezioni naturali della falda Vanno inoltre valutate altre condizioni esterne come ad esempio la vicinanza a fonti potenziali di contaminazione 7

8 LA GEOLOGIA DI SUPERFICIE L interpretazione dei dati del rilevamento geologico fornisce i primi elementi per la costruzione del modello: individuando i litotipi presenti nell area di studio definendone spessori e rapporti stratigrafici caratterizzandoli per le proprietà idrauliche ipotizzando il ruolo che può svolgere la tettonica 8

9 pianta A sezioni A A A LEGENDA litotipo impermeabile litotipo permeabile A A litotipo permeabile saturo contatto stratigrafico contatto tettonico livello della falda A A traccia di sezione 9

10 CENSIMENTO POZZI Il censimento dei pozzi può fornire indicazioni molto utili sulla stratigrafia del sottosuolo e sulla presenza della falda acquifera, sulle sue potenzialità e caratteristiche qualitative Le informazioni devono tuttavia essere valutate con estrema cautela in quanto gli elementi ricavabili in campagna sono spesso frammentari perchè: la conoscenza delle caratteristiche del pozzo nella maggior parte dei casi è generica e incompleta e, in assenza di documentazione scritta, deriva da testimonianze basate sul ricordo; il rilievo della profondità della captazione e della falda è spesso impedito dall ingombro della pompa sommersa; è impossibile stabilire la posizione dei tratti filtranti e pertanto, nel caso comune di presenza di più livelli acquiferi sovrapposti, attribuire correttamente a ciascuno il livello piezometrico che gli compete; non è dato di sapere il valore della portata di emungimento se non si conoscono le caratteristiche della pompa, da stimare quindi in base al diametro della tubazione di mandata (nell ipotesi che la pompa installata sia adeguata alle potenzialità del pozzo) 10

11 INDAGINI GEOFISICHE In molti casi la ricostruzione del sottosuolo è agevolata dai risultati di indagini indirette di tipo geofisico, che in condizioni ottimali possono fornire anche indicazioni di estremo dettaglio. Non sempre però le caratteristiche dei terreni del sottosuolo permettono alle indagini geofisiche (sismiche, geoelettriche) di fornire elementi utili o significativi. Ciò avviene quando la metodologia di prospezione non consente di differenziare con adeguato dettaglio i diversi strati. La qualità dei risultati delle prospezioni geofisiche dipende oltre che dal tipo di indagine e di strumentazione utilizzata, anche dalla sensibilità di chi interpreta le prove e dalla sua conoscenza del territorio in esame. 11

12 SONDAGGI ELETTRICI VERTICALI In questo esempio il forte contrasto elettrico dei terreni del sottosuolo (argille plioceniche su calcari mesozoici) facilita l interpretazione del SEV. 12

13 SONDAGGI ELETTRICI VERTICALI Lo stesso accade quando una forte differenza di resistività elettrica si rileva tra il substrato argilloso (Pliocene) e i terreni di copertura quaternaria. I SEV forniscono risultati meno buoni per la definizione di fitte e continue alternanze di livelli, ancor meno se litologicamente non ben differenziati. 13

14 LE PERFORAZIONI Le perforazioni consentono il riconoscimento diretto del sottosuolo attraverso il prelievo di campioni di terreno e di acqua Permettono l esecuzione di rilievi ed indagini di vario tipo in foro (ispezioni televisive, log chimico-fisici, log geofisici, ecc.) Consentono la realizzazione di pozzi utilizzando tubazioni di rivestimento Le attrezzature e le metodologie di perforazione sono scelte sulla base di: finalità delle indagini e tipo di utilizzo del perforo (prelievo di campioni, rilievo e/o monitoraggio della falda, pozzi di pompaggio, ecc.); profondità e diametro delle perforazioni; natura dei terreni da attraversare. 14

15 I SONDAGGI MECCANICI Quando la ricerca idrica presenta particolari difficoltà può essere conveniente eseguire preventivamente perforazioni esplorative che permettono l esecuzione di misure e prove nel corso dei lavori e contenere i costi in caso di esito infruttuoso della ricerca. I sondaggi hanno il vantaggio di fornire indicazioni molto precise sulla stratigrafia, sulla presenza di corpi acquiferi distinti e dei relativi aquiclude o aquitarde. 15

16 WIRE LINE Il wire line è un sistema di carotaggio che permette di recuperare le carote senza l estrazione della batteria di perforazione. Il carotiere è fissato con un apposito dispositivo all estremità inferiore di una colonna di tubi di rivestimento; alla fine di ciascuna battuta di carotaggio è recuperato con una fune di acciaio munita di un dispositivo di sgancio. L utilizzo del rivestimento provvisorio a seguire permette di eseguire in sicurezza prove d acqua nelle fase di avanzamento del sondaggio proteggendo la pompa dall eventuale distacco di materiali dalle pareti del foro. 16

17 PROVE D ACQUA A FORO SCOPERTO Per ricerche d acqua in condizioni difficili (ad es. presenza di acque ferruginose) o per ricerche particolari come nel campo delle acque minerali, l esecuzione di prove d acqua nel corso della perforazione possono essere utili per selezionare diversi spessori di acquifero con caratteristiche differenti. A tale scopo è utile l uso di un otturatore (packer) che consente l isolamento del tratto più profondo del foro. 17

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19 TECNICHE DI PERFORAZIONE Le diverse metodologie di perforazione: a percussione a rotazione a rotopercussione con altre tecniche 19