Idrogeologia

È la branca della geologia che studia la distribuzione ed il movimento dell’acqua sotterranea nel sottosuolo (sedimenti o rocce della crosta terrestre).

La circolazione delle acque sotterranee rappresenta una componente importante del ciclo dell’acqua, dal momento in cui l’acqua di pioggia o dei corpi idrici superficiali (laghi e fiumi) infiltra nel suolo fino al suo recapito al mare o alla sua estrazione da parte dell’uomo (ad esempio attraverso pozzi o sorgenti).

L'idrogeologia è una scienza interdisciplinare che tratta degli aspetti chimici, fisici e biologici dell’interazione tra acqua e sottosuolo, tra acque sotterranee e superficiali (fiumi, laghi), tra acque sotterranee e uomo (prelievi da pozzi o sorgenti, inquinamento, sfruttamento geotermico,…).

La parola deriva dal greco: idro = acqua, e geo-logos = discorso relativo alla Terra.

L’idrogeologo è il tecnico (solitamente geologo) specializzato in idrogeologia.

• Prelievo di acque sotterranee da pozzi o sorgenti per diversi utilizzi (potabile-acquedottistico, industriale, agricolo-irriguo, geotermico,…)
• Geotecnica: nel dimensionamento delle fondazioni di edifici è importante conoscere il livello piezometrico, perchè i terreni presentano caratteristiche di resistenza molto diverse in condizioni sature o insature
• Opere in sotterraneo (gallerie, scavi, fondazioni profonde, miniere, cave,…) che interferiscono con le acque sotterranee
• Bonifica e disinquinamento delle acque sotterranee
• Sfruttamento geotermico del sottosuolo (a bassa, media o alta entalpia)
• Studio degli ecosistemi dipendenti dalle acque sotterranee (Groundwater Dependent Ecosystems)
• Studio del fenomeno di intrusione marina (o intrusione del cuneo salino)
• Studio della circolazione idrica sotterranea nel suolo e nel terreno insaturo nel settore agrario per l’ottimizzazione dei sistemi irrigui in agricoltura

Acquifero: corpo geologico (formazione rocciosa o sedimentaria) ad alta permeabilità, capace di raccogliere, immagazzinare e trasmettere acqua, e da cui l’acqua può essere estratta con opere di captazione (pozzi, sorgenti, trincee o gallerie drenanti). Si distingue tra acquiferi porosi (sedimenti sabbiosi e ghiaiosi delle pianure alluvionali o costiere) e acquiferi rocciosi (fratturati o carsici).

Acquitardo: corpo che contiene acqua ma non è sfruttabile per la ridotta permeabilità; trasmette lentamente acqua (per drenanza verticale può ricaricare un acquifero).

Acquicludo: corpo a bassissima permeabilità che non può trasmettere acqua e che non può essere sfruttato.

Carico idraulico (h): si definisce come l’energia totale per unità di peso posseduta da una particella d’acqua, ed è formata da tre componenti (cinetica, gravitazionale e di pressione); poichè la componente cinetica è trascurabile, esso è determinato da quella gravitazionale (quota z della particella) e da quella di pressione. L’acqua sotterranea si muove da zone a carico idraulico maggiore verso zone a carico idraulico minore, ossia lungo la direzione del gradiente idraulico.

Conducibilità idraulica (K): rappresenta la capacità di un corpo geologico a farsi attraversare dall’acqua, dipende sia dalle proprietà del corpo geologico, che dalle proprietà del fluido (viscosità e densità, che dipendono a loro volta da concentrazione di sali disciolti e temperatura). Ha le dimensioni di una velocità (m/s) e spesso viene indicata con il termine di permeabilità, sebbene non vada confusa con la permeabilità intrinseca (k), dipendente unicamente dalle proprietà del corpo geologico. Quando non diversamente specificato i valori di K utilizzati in idrogeologia si riferiscono alla conducibilità idraulica ed all'acqua a temperatura ambiente.

Porosità (n): rappresenta il rapporto tra il volume dei vuoti e il volume totale del corpo geologico (mezzo poroso o fratturato o carsico), pertanto è un parametro adimensionale di valore sempre compreso tra 0 e 1 (o tra 0% e 100%). Ad esempio una porosità del 30% significa che è presente un volume dei vuoti di 300 litri dentro un volume di un metro cubo di terreno o roccia. Si distingue tra porosità primaria (caratteristica della formazione geologica per come si è sedimentata, ad esempio gli spazi intergranulari in sabbie e ghiaie) e porosità secondaria (di genesi secondaria, ad esempio per fratturazione o carsismo di una roccia sedimentaria).

Porosità efficace (ne): quella frazione di porosità (n) in cui è contenuta acqua libera di muoversi e delfuire secondo il gradiente idraulico dell’acquifero; la restante frazione è chiamata “capacità di ritenzione (Cr)” e contiene acqua “immobile” (n = ne + Cr). La porosità efficace, a differenza della conducibilità idraulica, non influenza la distribuzione del carico idraulico in un acquifero, ma è determinante sulla velocità dei fluidi nel sottosuolo con una relazione di proporzionalità inversa (v = K * i / ne); assume pertanto un significato molto importante nello studio della migrazione di inquinanti in falda.

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