La ricarica artificiale delle falde

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1 Gestione integrata delle risorse idriche sotterranee e ricarica artificiale delle falde CORSO di FORMAZIONE Centro Idrico di Novoledo, Via Andrea Palladio 128, Villaverla (VI) La ricarica artificiale delle falde Silvia Bertoldo Sinergeo sbertoldo@sinergeo.it

2 Definizione the practice of increasing by artificial means the amount of water that enters a groundwater reservoir (Todd, 1959)

3 Diffusione Prime forme di ricarica nell antichità correggendo la pendenza del terreno o l alveo dei fiumi. In Europa la pratica è iniziata nel corso del XIX secolo. (Goteborg, 1897) Attuale diffusione nella maggior parte dei paesi Europei (Germania, Francia, Regno Unito, Svezia, Olanda e Repubblica Ceca, Romania, Svizzera, Italia, Spagna ) Fonte: Frycklund, 1992 (mod) Applicazioni su larga scala in Olanda, Germania e Svezia (10-25% del fabbisogno) Amsterdam 2/3 acqua potabile proviene dalla ricarica artificiale

4 Interesse scientifico Commission on Managing Aquifer Recharge

5 Generalità: obiettivi ristabilire riserve idriche mantenere le risorse e stabilizzarle (in previsione dei periodi di magra) smaltire acque di processo idonee/conformi (geoscambio / bonifica) ridurre la subsidenza causata da eccessi di pompaggio contrastare l intrusione marina Inoltre: immagazzinare acqua di ruscellamento durante eventi meteorici intensi stoccaggio di acqua per ridurre i costi di emungimento miglioramento della qualità dell'acqua attraverso la rimozione dei solidi sospesi mediante filtrazione attraverso il terreno o per diluizione da miscelazione.

6 Generalità: fattori le caratteristiche del suolo e del sottosuolo la provenienza dell acqua di ricarica il tipo di acqua di ricarica necessità e vincoli socio-economici conoscenza del territorio & sperimentazione

7 Fattori geologici e idrogeologici porosità conducibilità idraulica composizione chimica dei terreni assetto litostratigrafico locale

8 Fattori qualità dell acqua Origine: da risorsa idrica naturale (es. acqua di un corso d acqua che altrimenti verrebbe persa per evaporazione o deflusso) da altre fonti (es. geoscambio o acqua preveniente da processi tecnologici, depurativi e di bonifica) Chimismo: fisiche: deposizione di solidi valutare l installazione di filtri a sabbia o vasche di sedimentazione; la penetrazione delle particelle nel terreno dipende dalla granulometria dello stesso oltre che del materiale sospeso in acqua (in un terreno a granulometria grossolana la colmazione avviene lentamente ma può raggiungere livelli profondi); biologiche: comparsa di fanghi organici creati da microorganismi; avviene principalmente per presenza di alghe o colonie batteriche; chimiche: incrostazione chimica; processo che si palesa a lungo termine spesso per il contatto tra i due tipi di acqua (di ricarica e dell acquifero) per precipitazione di sali di Ca e Mg, idrossidi di Fe e Mn.

9 CAPACITA DI INFILTRAZIONE detta anche portata specifica, portata per unità di superficie filtrante o velocità di infiltrazione; si esprime in metri/giorno (L/T); dipende dalla permeabilità del terreno lungo la direzione del flusso e dal gradiente idraulico; Nella progettazione di un opera di ricarica risulta fondamentale valutare questo parametro, studiare quali sono i fattori che ne possono diminuire il valore e quali sono le tecniche per il suo recupero.

10 CAPACITA DI INFILTRAZIONE Nei sistemi di ricarica superficiale verranno valutati: l altezza del livello influisce sull infiltrazione che aumenta all aumentare del livella ma fino ad una certa soglia dopo la quale si impone l effetto di compattazione del terreni; si ha un minore intasamento del terreno nel caso in cui l acqua sia mantenuta in movimento in quanto si impedisce la deposizione di materiali fini; può essere molto utile pretrattare per sedimentazione e filtrazione l acqua per eliminare a monte i solidi sospesi che potrebbero intasare il sistema.

11 Generalità: effetti La ricarica produce alcune alterazioni chimico-fisiche potere autodepurante del terreno idrauliche aumento del carico idraulico H h 1 h 2 h 3 Fonte: Chiesa, 1992 (mod)

12 Metodi di ricarica: classificazione

13 Sistemi di ricarica superficiale Tecniche di ricarica diretta superficiale l'acqua si muove dal piano campagna verso la falda acquifera mediante infiltrazione attraverso il suolo e il sottosuolo utile nel caso di acquiferi liberi, senza livelli impermeabili che separano la superficie topografica dall acquifero costi di realizzazione e manutenzione bassi Aree Forestali di Infiltrazione (AFI) Vasche o bacini Condizionamento dei letti dei fiumi Irrigazione con forte eccesso di acqua Inondazioni di aree estese in caso di piene

14 Tecniche di ricarica diretta superficiale Aree Forestali di Infiltrazione (AFI) sistema di ricarica che prevede la distribuzione delle acque all interno di aree allestite con una rete di scoline e con specie arboree e arbustive messe a dimora costi di costruzione, di esercizio e di manutenzione bassi richiede una superficie molto elevata

15 Aree Forestali di Infiltrazione (AFI) Tecniche di ricarica diretta superficiale Fonte: Veneto Agricoltura

16 Aree Forestali di Infiltrazione (AFI) Tecniche di ricarica diretta superficiale Fonte: Veneto Agricoltura

17 Tecniche di ricarica diretta superficiale Vasche o bacini vasche scavate nel terreno che immagazzinano acqua per lasciarla filtrare lentamente Fonte: Bianchi e Muckel, 1970

18 Tecniche di ricarica diretta superficiale Vasche o bacini Generalmente poco profonde, attorno al m: se profondità minore carico d'acqua insufficiente riduzione dell'infiltrazione; se profondità maggiore effetto di compattazione riduzione dell'infiltrazione Manutenzione: rimozione dei sedimenti che si depositano nel fondo.

19 Tecniche di ricarica diretta profonda Vasche o bacini Nel caso di acquiferi potenti costituiti da materiali permeabili (alta pianura veneta) si possono utilizzare grandi bacini per far confluire l acqua superficiale. L opera può essere realizzata appositamente o essere una struttura preesistente (cave estinte dell alta pianura vicentina) fonte: Sinergeo Utilizzo di Cava Ferraro (cava estinta) in comune di Montecchio Precalcino per una sperimentazione di ricarica artificiale

20 Tecniche di ricarica diretta superficiale Condizionamento dei letti dei fiumi Si può effettuare la ricarica direttamente nel letto del fiume aumentando la superficie e il tempo di contatto: ampliamento e/o livellazione del letto, realizzazione di canalizzazioni per tutta la larghezza creando barriere trasversali

21 Tecniche di ricarica diretta superficiale Condizionamento dei letti dei fiumi fonte: Sinergeo

22 Tecniche di ricarica diretta superficiale Condizionamento dei letti dei fiumi fonte: Custodio, 2005

23 Sistemi di ricarica profondi Tecniche di ricarica diretta profonda Consistono in: pozzi verticali (dispersione, iniezione..) drenaggi o gallerie d'infiltrazione Vantaggi: occupazione ridotta del terreno Svantaggi: maggior costo di costruzione e manutenzione

24 Tecniche di ricarica diretta profonda Pozzi di dispersione fonte: Sinergeo

25 Tecniche di ricarica diretta profonda Pozzi di dispersione fonte: Sinergeo fonte: Sinergeo

26 Tecniche di ricarica diretta profonda Pozzi di dispersione fonte: Sinergeo fonte: Sinergeo

27 Tecniche di ricarica diretta profonda Drenaggi subsuperficiali Trincee d infiltrazione Fonte: Veneto Agricoltura

28 Tecniche di ricarica diretta profonda Drenaggi subsuperficiali Campi di subirrigazione Fonte: Veneto Agricoltura

29 Tecniche di ricarica diretta profonda Pozzi di ricarica in falda le opere raggiungono direttamente la falda occupazione ridotta del terreno maggior costo di costruzione e manutenzione necessità di acqua di miglior qualità

30 Tecniche di ricarica diretta profonda Pozzi di immissione in falda Possono funzionare a gravità in pressione fonte: Sternau, 1967

31 Tecniche di ricarica diretta profonda Pozzi di immissione in falda Il rendimento dei pozzi di ricarica è funzione della permeabilità dell'acquifero, delle dimensioni dell acquifero e delle modalità costruttive del pozzo che ne determinano l efficienza fonte: Bourguet, 1971

32 Tecniche di ricarica diretta profonda Pozzi di immissione in falda Clogging fonte: Martin, 2013

33 Tecniche di ricarica diretta profonda Pozzi di immissione in falda Clogging fonte: Sinergeo, 2013

34 Tecniche di ricarica diretta profonda Pozzi di immissione in falda Clogging fonte: Sinergeo, 2013

35 Tecniche di ricarica diretta profonda Pozzi di immissione in falda Applicazioni: Aquifer Storage and Recovery (ASR): il pozzo viene utilizzato sia per l iniezione che per il pompaggio Aquifer Storage Transfer and Recovery (ASTR): un pozzo per l iniezione e uno per il pompaggio fonte: Dillon, 2006

36 Tecniche di ricarica indotta RICARICA INDOTTA o indiretta Consiste nel creare situazioni favorevoli all infiltrazione naturale (ovvero al suo incremento) come conseguenza di attività antropiche fonte: Sinergeo

37 Progettazione fonte:

38 Gestione e mantenimento delle opere di ricarica Riduzione del ritmo di intasamento mediante filtri di ghiaia e sabbia impianto e manutenzione costosi deve essere economicamente giustificato vasche di sedimentazione Pulizia nelle vasche (opere superficiali): pulizia periodica con eliminazione dei fanghi; nelle campi di infiltrazione: il prosciugamento stesso restituisce parte delle permeabilità che può ulteriormente aumentare con il proliferare della vegetazione dei periodi secchi (se le particelle in sospensione sono penetrate in profondità entro il terreno naturale la pulizia diventa più difficoltosa: in alcuni casi è possibile eliminare parte del materiale sostituendolo con uno strato di ghiaie e/o sabbie); in caso di pozzi profondi la pulizia avviene mediante un pompaggio intenso, oppure mediante mezzi meccanici (pistonaggio) o trattamenti chimici.

39 RIFERIMENTI ESSENZIALI BIBLIOGRAFIA AA.VV., Recharge systems for protecting and enhancing groundwater resources. International Symposium on Management of Aquifer Recharge. Berlin. CUSTODIO E., LLAMAS M.R., Idrogeologia sotterranea. Dario Flaccovio Editore. BIANCHI W.C., MUCKEL D.C., Ground water recharge hydrology. U.S. Department of Agriculture, Agriculture Research Service. AR S BOUWER H.B., Ground water recharge design for renovating waste water. Am. Soc. Civil Engineers. Journal Sanitary Engineering Division, Washington. CHIESAG.,1992. La ricarica artificiale delle falde. Geo-Graph. Milano. Dillon P., Molloy R., Technical Guidance for ASR. CSIRO Land and Water Client Report EPA, Guidelines for managed aquifer recharge (mar) health and environmental risk management MARTIN R., Clogging issues associated with managed aquifer recharge methods. IAH Commission on Managing Aquifer Recharge, Australia. REGIONE EMILIA ROMAGNA, Studio sulla ricarica artificiale delle falde in Emilia Romagna. ARPA. VENETO AGRICOLTURA, Tecniche dimostrative di ricarica artificiale per il riequilibrio quantitativo della falda dell alta pianura veneta. Progetto LIFE Aquor.

40 RIFERIMENTI ESSENZIALI SITOGRAFIA NGWA (National Ground Water Association). Principles of induced infiltration and artificial recharge. IGRAC (International Groundwater Resources Assessment Centre). Global Inventory of Artificial Recharge.