Cenni di geologia ed idrogeologia finalizzati alla comprensione della relazione idrogeologica. Treviso, 10 ottobre 2007

Transcript

1 Cenni di geologia ed idrogeologia finalizzati alla comprensione della relazione idrogeologica Treviso, 10 ottobre 2007

2 Cos è la relazione idrogeologica è un documento è solitamente correlato da alcune carte tematiche che descrivono la situazione idrogeologica dell area di intervento si parla di idrogeologia ossia si analizzano i rapporti tra i terreni presenti, la presenza dell acqua e le eventuali conseguenze derivanti dall emungimento dell acqua.

3 D.M. 11/ 3/1988 Il D.M. 11/3/1988 prevede che, nel caso di emungimenti da falde idriche si deve accertare che le opere siano compatibili con le caratteristiche dell acquifero, e che eventuali cedimenti della superficie del suolo siano compatibili con la stabilità e funzionalità dei manufatti presenti nell intorno del pozzo.

4 Cenni di geologia Materiali naturali o TERRENI

5 Rocce e terreni sciolti: differenze Hanno una loro coesione; Si classificano in base all origine in rocce magmatiche, rocce sedimentarie e rocce metamorfiche; Gli elementi che compongono i terreni sono sciolti; Si classificano in base alla granulometria ( ghiaie, sabbie, limi e argille); Derivano dai fenomeni di erosione e disgregazione delle rocce da parte di agenti atmosferici e/o biologici;

6 Rocce metamorfiche Sono rocce che rispetto al momento in cui si sono formate sono state oggetto di variazioni di pressione, temperatura e volume; I minerali inizialmente presenti modificano struttura e composizione adeguandosi alle nuove condizioni ambientali; Tra le rocce metamorfiche: marmi, gneiss, scisti; In Veneto le rocce metamorfiche sono poco rappresentate ad eccezione delle filladi di Recoaro e di alcuni esempi locali di metamorfismo di contatto.

7 Rocce magmatiche Sono il prodotto della cristallizzazione/ solidificazione di un magma ossia di una massa fusa silicatica composta da volatili (gas), da elementi solidi ( cristalli già formati) e da una parte liquida; Si suddividono in tre grandi gruppi: effusive, intrusive e filoniane a seconda dell ambiente di solidificazione / cristallizzazione.

8 Alcuni esempi Il granito è una roccia magmatica intrusiva, olocristallina con associazione mineralogica di quarzo, plagioclasio, k-feldspato e biotite; La tonalite è una roccia olocristallina con associazione mineralogica costituita quarzo, plagioclasio e anfiboli. Riolite: è il corrispondente effusivo del granito è una roccia a struttura porfirica ossia con minerali inglobati in una matrice vetrosa. Si identificano solitamente quarzi e feldspati. Basalto: è il corrispondente effusivo del gabbro. E una roccia a struttura porfirica a grana fine di colore scuro con rari fenocristalli.

9 Dove trovare rocce magmatiche? Rioliti: al confine con Trento ( porfidi Trentini); Basalti: in Val d Illasi a San Giovanni Ilarione (tra Vicenza e Verona) ci sono basalti colonnari molto famosi; Trachiti: sui colli Euganei di Padova.

10 Rocce sedimentarie Le rocce sedimentarie si formano a seguito del consolidamento ( diagenesi) di materiali sciolti che provengono dall alterazione di rocce già esistenti, o da organismi viventi o da fenomeni di evaporazione. Si hanno quindi rocce terrigene, rocce carbonatiche, rocce piroclastiche, rocce evaporitiche.

11 Alcuni esempi Arenaria: Calcare: roccia costituita prevalentemente da carbonato di calcio, può presentare strutture bioclastiche ( es. stromatoliti ) o elementi di origine animale ( pellets, butroidi, e ). Dolomia: roccia saccaroide formata da dolomite.

12 Dove trovare rocce sedimentarie? Sono le rocce maggiormente rappresentate nel Veneto. Ad esempio: Dolomia Principale, il Rosso Ammonitico, Marne di Priabona, Biancone, Scaglia Rossa,.

13 Arenaria fine

14 Biancone

15 Rosso Ammonitico

16 Le terre sciolte La classificazione che viene effettuata attraverso un indagine detta granulometria. La granulometria si misura attraverso l uso di setacci calibrati e del densimetro.

17 Le classi granulometriche Blocchi Ghiaia Sabbia Limo Argilla D > 60 mm 2 mm < D < 60 mm 0.06 mm < D <2 mm mm<d<0.06 mm D < mm Esiste la possibilità di definire tutti i termini intermedi

18 Caratteristiche dei materiali : porosità, fessurazione e permeabilità Porosità: è una caratteristica del mezzo ed è legata alla frazione di vuoti; Si parla di porosità quasi esclusivamente nei terreni sciolti. La porosità nelle rocce è così ridotta da essere trascurabile. Nelle rocce si parla di fessurazione ossia di discontinuità e fratture che danno luogo alla cosiddetta porosità secondaria. Ne la porosità ne la fessurazione garantiscono la possibilità di estrarre acqua da un mezzo.

19 Porosità efficace e granulometria Acqua igroscopica: H 2 O assorbita attraverso micropori ( non disponibile) Acqua pellicolare: H 2 O che aderisce al granulo; Acqua capillare: H 2 O che aderisce tra i due granuli; Acqua gravifica : H 2 O che si muove Sotto l azione della forza di Gravità ( acqua che si può Captare)

20 La porosità efficace La porosità efficace diminuisce al diminuire della granulometria. La porosità totale aumenta al diminuire della granulometria.

21 La permeabilità La porosità efficace è una caratteristica che potremmo definire statica in quanto si fa riferimento alla possibilità che un materiale possa contenere dell acqua e che questa sia estraibile. La permeabilità è un caratteristica che implica uno spostamento di una massa di fluido da un punto all altro. E la proprietà di un materiale a lasciarsi attraversare da un fluido nel caso di un carico idraulico.

22 La permeabilità 1. Per porosità; 2. Per fessurazione; 3. Per carsismo; La permeabilità per porosità dipende dalle caratteristiche intrinseche del materiale e prende il nome di permeabilità primaria; Permeabilità per fessurazione e per carsismo invece sono definite anche permeabilità secondaria perché dovuti a stress tettonici o a fenomeni di dissoluzione chimica.

23 Come si misura la permeabilità La permeabilità, in un mezzo poroso, si definisce attraverso un coefficiente K ; Il coefficiente è ricavato da una legge fisica: la Legge di Darcy Q=K S h/l E un equazione in cui si assume che il moto del fluido a grande scala sia laminare e che il mezzo sia omogeneo ed isotropo.

24 La permeabilità nei materiali ( k) Ghiaie Sabbie Limi e sabbie limose Argille K > 10-2 m/sec 10-2 < K < < K < 10-9 K < 10-9 Materiali permeabili: se l acqua fluisce facilmente ( ghiaie e sabbie); Materiali impermeabili

25 concretizzando Il geologo attraverso indagini geognostiche o ( attraverso dati bibliografici) costruiscono la stratigrafia di una data zona/ area e il modello idrogeologico ossia la sequenza di materiali più o meno permeabili e la loro relazione da un punto di vista della possibilità di far fluire l acqua.

26 Il concetto di acquifero I geologi individuano l acquifero, ossia quei litotipi che, per la loro struttura interna, per i loro rapporti con i litotipi adiacenti, per la possibilità di ricarica, possono contenere e far fluire l acqua. L acquifero è solo il contenitore; il contenuto è la falda. Ha precisi limiti spaziali e almeno a letto è limitato da un litotipo impermeabile.

27 Un esempio Soggiacenza FALDA Acquifero Livello impermeabile

28 Come si classifica l acquifero A seconda del tipo di permeabilità Acquifero poroso: se costituito da terreni sciolti o rocce sedimentarie poco cementate- Es. deposito alluvionale; Acquifero fessurato: se sostituito da rocce dove la fessurazione è tale che vi sono canali tra loro interconnessi Es. massicci carbonatici; Acquiferi a permeabilità mista: rocce in cui accanto alla fessurazione vi è anche permeabilità per porosità es. arenarie e traventini

29 Le falde idriche In presenza di un acquifero e se vi sono le condizioni di alimentazione si può identificare una falda idrica. L alimentazione di una falda è legata al Ciclo dell Acqua che in termini estremamente semplificati risponde all equazione: P = E + R + I

30 Il ciclo dell acqua P = precipitazioni E = evaporazione / Evapotraspirazione I = infiltrazione R = ruscellamento

31 Caratteristiche delle falde Superficie piezometrica: È la superficie che rappresenta il livello di equilibrio idrostatico tra l acqua contenuta nella falda e la pressione atmosferica Direzione di deflusso: E la direzione verso cui si muove la falda. La falda si muove sotto l azione della gravità e quindi il fluido si muoverà da un alto a un basso

32 Le falde La superficie freatica è una superficie reale nel caso di una falda libera. Nel caso di una falda in pressione si tratta di una superficie ideale.

33 Presenza di più falde

34 Sezione della Pianura Padana

35 Le risorgive La linea delle risorgive altrimenti detta anche Fascia delle risorgive identifica una porzione di territorio nel quale la superficie piezometrica della falda freatica dell Alta Pianura interseca ( o comunque è molto prossima) alla superficie di piano campagna. Solitamente una risorgiva ( o polla ) è un area ribassata rispetto al piano campagna dai cui versanti (1 3 metri al di sotto del P.C.) in ghiaia emerge l acqua di falda che alimenta un corso d acqua.

36 Le risorgive Le risorgive sono strutture importanti per lo sviluppo di attività agricole e industriali. Sono il risultato anche dell azione umana. Oggi, in molti casi, sono aree protette in quanto habitat naturali per specie molto particolari. Schema di una risorgiva TESTA ASTA

37 Le risorgive

38 Gli acquiferi fessurati In Veneto sono rappresentati principalmente da massicci carbonatici. L acqua scorre in fratture e microfratture ( talora di origine tettonica) allargandole attraverso il fenomeno del carsismo. Il regime è turbolento e non si applica la legge di Darcy.

39 Gli acquiferi e le falde a confronto Falda in acquifero poroso Moto laminare Minor variabilità nella portata Risposta lenta ad eventi atmosferici ( qualche settimana o mese) si riconosce un livello piezometrico Falda in acquifero fessurato Moto turbolento elevata variabilità delle portate Risposta rapida ad eventi atmosferici ( anche qualche ora) Si riconosce un livello di base

40 La circolazione idrica in un acquifero carbonatico Epicarso: porzione di ambiente in cui si sviluppano fenomeni carsici superficiali ( es. doline); Zona di infiltrazione: immediatamente sottostante all epicarso con grotte superficiali e sede del fenomeno di infiltrazione; Zona di percolazione ( o trasferimento verticale): l acqua è presente temporaneamente; Epifreatico: dove l acqua è presente in caso di piena Falda

41 L epicarso e le sorgenti

42 Carta delle isofreatiche

43 Carta delle isofreatiche La carta delle isofreatiche rappresenta l andamento della superficie freatica. E una carta sperimentale ( i cui dati sono desunti dai pozzi presenti nell area). E soggetta a variazioni anche nell arco di poco tempo per attività antropica.

44 La curva caratteristica di un pozzo Quando si preleva l acqua la superficie piezometrica si deprime. La depressione della S.F. dipende da: portata del prelievo, permeabilità dell acquifero. Il pompaggio d acqua può portare in secca pozzi a minor profondità.

45 La teoria di Dupuit La teoria di Dupuit prevede che mantenendo costante la portata dopo un certo intervallo di tempo il cono di depressione si stabilizza. Ad ogni aumento di portata corrisponde un abbassamento del livello piezometrico con una formula lineare. a b b a s s a m e n t o ( m ) 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Q (l/sec) curva caratteristica portata (l/sec) livello

46 La curva caratteristica Il rapporto di linearità tra Q e h sussiste sono per piccoli incrementi di portata. Si individua un punto critico come portata altre il quale con piccoli aumenti di Q vi sono grossi abbassamenti della superficie piezomentrica. La portata di esercizio deve sempre essere lontana dal punto critico.

47 La subsidenza del terreno dovuta all emungimento - consolidamento Nel caso si terreni limi ( silt argille); Si ha un duplice fenomeno: 1. Decremento dell acqua contenuta nelle argille stesse; 2. Riduzione della pressione idrostatica dei pori e quindi un sovraccarico negli strati superiori.

48 Concludendo Rocce e terreni fini Il concetto di acquifero poroso e fessurato La falda in acquifero poroso e le sue caratteristiche. La falda in acquifero fessurato e le sue caratteristiche Come si legge una carta delle isofreatiche La curva caratteristica di un pozzo Alcune possibili conseguenze dell emungimento eccessivo