Capitolo 12 Le acque sotterranee Acque sotterranee: si organizzano in corpi idrici con caratteristiche differenti a seconda del tipo di materiale Rocce cristalline o sedimentarie: circolano prevalentemente lungo fratture e discontinuità Rocce carbonatiche (carsiche): circolano lungo cavità e condotti carsici Terre sciolte: riempiono vuoti presenti tra granuli 413 ACQUIFERI E FALDE Acquiferi: terreni (rocce) saturi d acqua all interno dei quali avviene il deflusso sotterraneo Falde: acque che circolano negli acquiferi Falda in terreni sciolti Falda in roccia 414
CIRCOLAZIONE IDRICA NELLE TERRE SCIOLTE GLI ACQUIFERI Sezione verticale dell acquifero Suolo: poca acqua dovuta ad infiltrazione Terreno aerato: poca acqua capillare in alto, frangia di risalita capillare in basso Terreno saturo: contenente falda Substrato impermeabile (roccia o terreno impermeabile o semipermeabile): sostegno della falda 415 CIRCOLAZIONE IDRICA NELLE TERRE SCIOLTE GLI ACQUIFERI Sezione trasversale schematica delle diverse zone dell acqua sotterranea che mostra una superficie freatica statica con una frangia capillare. Una falda freatica sospesa viene a crearsi quando un livello impermeabile (es. argilla) agisce come una barriera per l infiltrazione nei livelli sottostanti. 416
CIRCOLAZIONE IDRICA NELLE TERRE SCIOLTE GLI ACQUIFERI Zona di alimentazione: suddivisa in zona di infiltrazione e zona di accumulo Zona di deflusso: acquifero vero e proprio e la zona di sbocco (area in cui l acqua confluisce in un altro corpo idrico o fuoriesce sotto forma di sorgenti) 417 CLASSIFICAZIONE DEGLI ACQUIFERI Acquifero libero: limitato solo inferiormente da substrato, con falda che può liberamente oscillare Acquifero in pressione: delimitato superiormente e inferiormente da livelli impermeabili (acquicludi) 418
CLASSIFICAZIONE DEGLI ACQUIFERI Un acquifero confinato, comunemente chiamato artesiano. La superficie piezometrica è il livello al quale si innalzerà nei pozzi in determinati punti al di sopra degli acquiferi. 419 CLASSIFICAZIONE DEGLI ACQUIFERI Si possono inoltre avere situazioni intermedie. Acquiferi semiliberi o semiartesiani: acquiferi limitati alla base o al tetto da un livello non perfettamente impermeabile (acquitardo). Un sistema acquifero può essere monostrato o multifalde (multistrato). 420
LE FALDE Falda libera: delimitata superiormente dalla frangia capillare o dall atmosfera (falda affiorante). Superficie piezometrica e superficie della falda coincidono. Falda freatica: falda libera più superficiale Falda in pressione: delimitata superiormente da un corpo impermeabile, quindi la superficie piezometrica non coincide con il tetto della falda. Falda artesiana: falda in pressione che emerge in superficie (livello piezometrico più alto del piano campagna) Falda saliente: falda in pressione che non emerge in superficie (livello piezometrico inferiore a piano campagna) 421 TIPI DI ACQUA NEL TERRENO Acque reticolari: fanno parte del reticolo cristallino di alcuni minerali Acque di ritenzione: non libere di muoversi per gravità Acqua igroscopica: condensazione dell umidità intorno ai granuli Acqua pellicolare: acqua adsorbita intorno a minerali delle argille per forze elettrostatiche Acqua capillare: legata a tensione superficiale e adesione con le particelle solide Acqua gravitativa (libera in s.s.): acqua libera di muoversi per gravità 422
PROPRIETA IDROGEOLOGICHE DEI TERRENI V V Porosità (totale) (m): m = 100 V T Porosità efficace (m e ): rapporto tra vuoti che possono essere occupati da acqua libera e volume totale Capacità di ritenzione (specifica) (S r ): rapporto tra vuoti che possono essere occupati da acque di ritenzione e volume totale (differenza tra porosità totale ed efficace) 423 PROPRIETA IDROGEOLOGICHE DEI TERRENI Permeabilità: attitudine del terreno a lasciarsi attraversare dall acqua LEGGE DI DARCY Q = k A i = k A (H-h)/L k: coefficiente di permeabilità (o permeabilità di Darcy) (cm/s o m/s): quantità di acqua libera che attraversa una sezione unitaria del terreno nell unità di tempo, con gradiente idraulico unitario, alla temperatura di 20 i= cadente piezometrica =(H-h)/L L= lunghezza campione di terreno A= sezione unitaria di terreno Q= portata immessa H= carico piezometrico di monte h= carico piezometrico di valle 424
PROPRIETA IDROGEOLOGICHE DEI TERRENI Porosità primaria: pori che si formano insieme alla roccia stessa Porosità secondaria: pori che si formano successivamente (per fratturazione o carsismo) Permeabilità per porosità: dovuta a porosità primaria (generalmente terreni) Permeabilità per fratturazione: dovuta a porosità secondaria 425 PROPRIETA IDROGEOLOGICHE DEI TERRENI Valori medi di permeabilità di alcuni terreni Trasmissività: prodotto della permeabilità dell acquifero per il suo spessore (e): T = k e Per un acquifero multistrato (es. 3 strati): T = k 1 e 1 + k 2 e 2 + k 3 e 3 426
I MOVIMENTI DELLE ACQUE SOTTERRANEE Acqua piovana filtra in profondità, con componente prevalente verticale (infiltrazione) Raggiunta la zona di saturazione, la componente diventa principalmente orizzontale (filtrazione) Moto laminare: moto del liquido per filetti paralleli (per velocità piccole o viscosità elevate) Moto turbolento: instabilità dei filetti fluidi e formazione di vortici 427 ACQUIFERI IN ROCCIA E SORGENTI Negli acquiferi in roccia l acqua circola all interno di fratture, fessure o cavità carsiche. Sorgenti: dove la superficie piezometrica è elevata, essa può intersecare la superficie del terreno e creare una sorgente. (a) Sorgenti che si formano, in calcari carsificati, per intersezione della superficie freatica con quella del terreno. 428
ACQUIFERI IN ROCCIA E SORGENTI (b) Sorgente artesiana. Una faglia può agire da barriera e far sì che l acqua in pressione di un acquifero confinato risalga lungo lo stesso piano di faglia formando così una sorgente. 429 ACQUIFERI IN ROCCIA E SORGENTI (c) Sorgenti che si formano dove la falda acquifera sospesa incontra la superficie del terreno. Tali sorgenti sono intermittenti, poiché il ridotto volume di acqua sospesa può essere velocemente svuotato. 430