Lezione Le sorgenti e le opere di captazione

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1 Lezione Le sorgenti e le opere di captazione

2 Obiettivi Le sorgenti sono senza dubbio una delle manifestazioni più affascinanti di un territorio; la loro esistenza è legata a molteplici fattori. Rappresentano equilibri spesso delicati, da salvaguardare, proprio per la loro importanza strategica nel garantire l approvvigionamento idrico a interi territorio. Con la presente lezioni impareremo a conoscerle

3 Introduzione Cosa è una Sorgente? E una via attraverso la quale avviene la fase di discarica dell acquifero e può quindi definirsi come un punto della superficie terrestre in cui viene a giorno in maniera naturale, una portata apprezzabile di acqua sotterranea (USGS, 2000)

4 Introduzione Perché affiora una Sorgente? L esistenza di una sorgente ed il suo stesso funzionamento sono determinati dalle condizioni geologiche e morfologiche dell acquifero e delle formazioni che lo delimitano nei dintorni della sorgente stessa. L affioramento può dare origine: singole polle fronti acquiferi o sorgivi emergenze diffuse terra fiumi laghi mare

5 Introduzione Classificazione sorgenti Classificazione sulla base della temperatura dell acqua Classificazione sulla base del contenuto in sali minerali dell acqua Classificazione su base geologica/idrogeologica Classificazione sulla base della caratterizzazione quantitativa

6 Classificazione sulla base della temperatura In base alla temperatura misurata all emergenza si parla di sorgenti: fredde con T < 20 ipotermali con 20 < T < 35 mesotermali con 35 < T < 50 ipertermali con T > 50 (Mouren, 1910) Temperatura T< Ta Ta < T < (Ta + 4 C) T > (Ta + 4 C) T < (Ts 2 C) (Ts 2 C) < T < (Ts + 2 C) T > (Ts + 2 C) Acque Ipotermiche Ortotermiche Termali T = temperatura media annua dell acqua Ta = temperatura media annua dell aria Ts = temperatura media annua del suolo (Schoeller, 1962)

7 Classificazione sulla base del contenuto di sali minerali Residuo fisso (mg/l) Acque < < TDS < 500 > 1500 minimamente mineralizzate oligominerale o leggermente mineralizzata ricca di sali minerali D.Lgs n 105 del 25/01/1992 (residuo fisso a 180 C) Per le acque il cui residuo fisso è compreso tra 500 e 1500 mg/l il decreto non fornisce indicazioni di nomenclatura, ma comunemente si parla di acque medio minerali

8 Classificazione su base geologica/idrogeologica Dal punto di vista idrogeologico le classificazioni precedenti non sono molto significative, perché i vari tipi di sorgenti visti possono essere geneticamente simili. Una classificazione sintetica e razionale, anche perché basata su pochi fattori idrogeologici essenziali per l emergenza delle acque è quella elaborata da Civita nel Classe Sorgenti per limite di permeabilità Sorgenti per soglia di permeabilità Sorgenti per affioramento della superficie piezometrica sottoclasse Sorgenti per limite di permeabilità definito Sorgenti per limite di permeabilità Sorgenti per soglia di permeabilità sovraimposta Sorgenti per soglia di permeabilità sottoposta Sorgenti per affioramento della piezometrica di falde o reti idriche libere Sorgenti per affioramento della piezometrica di falde o reti idriche in pressione

9 Classificazione su base geologica/idrogeologica Sorgenti per limite di permeabilità definito Piezometrica Limite definito di permeabilità

10 Classificazione su base geologica/idrogeologica Sorgenti per limite di permeabilità indefinito Piezometrica Limite indefinito di permeabilità

11 Classificazione su base geologica/idrogeologica Sorgenti per soglia di permeabilità sovraimposta Piezometrica Soglia di permeabilità

12 Classificazione su base geologica/idrogeologica Sorgenti per soglia di permeabilità sottoposta Piezometrica Piezometrica Soglia di permeabilità Soglia di permeabilità

13 Classificazione su base geologica/idrogeologica Sorgenti per affioramento della piezometrica di falde libere Piezometrica Falda libera

14 Classificazione su base geologica/idrogeologica Sorgenti per affioramento della piezometrica di falde in pressione Piezometrica Falda in pressione

15 Classificazione su base quantitativa Una sorgente eroga una portata variabile nel tempo, in rapporto all andamento delle precipitazioni meteoriche incidenti sul bacino idrogeologico che la alimenta. Mainzer (1923) propone una classificazione basata sulla portata media pluriennale (l/s), cioè sulla somma delle portate medie annue (riferite all anno idrologico, che va dall inizio della stagione umida e la fine della stagione secca, che alle nostre latitudini coincide con il periodo compreso tra settembre e agosto) divisa per il numero degli anni presi in considerazione.

16 Classificazione su base quantitativa Classificazione di Mainzer

17 Curva di efflusso Il regime idrologico di una sorgente è definito dalla entità e dalla distribuzione temporale della portata da essa erogata in funzione della distribuzione temporale delle precipitazioni che si infiltrano nel bacino idrogeologico che la alimenta Il regime idrologico di una sorgente è rappresentato dalla curva di efflusso, cioè dall'andamento delle portate nel corso dell'anno idrologico. Se nello stesso diagramma si rappresenta anche l andamento delle precipitazioni, è possibile identificare il regime idrologico della sorgente.

18 Curva di efflusso Dall analisi della curva di efflusso, definita più comunemente idrogramma sorgivo, è possibile ottenere inoltre preziose informazioni su costituzione degli acquiferi alimentatori eventuale grado di carsificazione interna della massa rocciosa estensione della zona di saturazione grado di permeabilità media e trasmissività coefficiente di immagazzinamento volumi idrici immagazzinati e utilizzabili senza alterare l equilibro dell acquifero A tali risultati si arriva mediante approcci analitici (modello esponenziale di Maillet, modello iperbolico di Tison) riguardanti il solo tronco di idrogramma corrispondente al regime di esaurimento dell acquifero carsico, quando, cioè l idrogramma stesso non è influenzato (o lo è solo in misura trascurabile ) da afflussi infiltrativi; tale tronco viene definito curva di esaurimento

19 Curva di efflusso La curva di esaurimento esprime la variazione della portata dovuta unicamente al deflusso dell acquifero in assenza di ricarica da precipitazioni Il periodo di esaurimento va dalla Q 0 fine del periodo di alimentazione dell acquifero, quando cioè gli afflussi meteorici divengono quantitativamente trascurabili, all inizio del successivo t Q t

20 Curva di efflusso Il regime idrologico di una sorgente è un indicatore della capacità di laminazione dell acquifero. Ritardo di variazione della portata rispetto all evento meteorico La portata reagisce impulsivamente agli eventi meteorici

21 Indice di Meinzer Effetto laminante dell acquifero Q max = Portata massima misurata nell anno idrologico Q min = portata minima misurata nell anno idrologico Q med = portata media misurata nell anno idrologico sorgente costante R < 25% sorgente subvariabile 25% < R < 100% sorgente variabile R > 100%

22 Regime di una sorgente Perenne Eroga acqua tutto l anno Semiperenne Eroga acqua quasi tutto l anno Temporanee Periodiche (funziona in ben definiti periodi dell anno) Irregolari (funziona in periodi dell anno non definibili) Effimere (funziona in brevissimi periodi)

23 Volumi idrici immagazzinati Risorse dinamiche Riserve regolatrici Riserve permanenti Sorgente per soglia sottoposta

24 Opere di captazione Opere di captazione Opere dirette Si ottimizza la captazione della portata di scaturigine senza modificare l assetto idrodinamico dell acquifero Opere in falda L opera interagisce con l idrodinamica dell acquifero modificando l assetto della superficie piezometrica Bottino di presa Drenaggio Orizzontali Verticali Miste Gallerie drenanti Trincee drenanti Pozzi orizzontali Campi pozzi

25 Opere di captazione Bottino di presa Captazione di singola scaturigine

26 Opere di captazione Drenaggio Captazione di sorgenti multiple ravvicinate

27 Gallerie drenanti Opere dirette che interessano il livello saturo di acquifero Opere di captazione

28 Opere di captazione Area sorgiva ampia con numerose polle e piccoli valori di soggiacenza Trincea drenante

29 Opere di captazione Batterie di pozzi Particolarmente convenienti in condizioni di falda artesiana

30 Opere di captazione Miste Gallerie drenante con pozzi