Caratteristiche degli acquiferi e opere di captazione delle acque sotterranee

Caratteristiche degli acquiferi

• acquiferi freatici (a pressione atmosferica - A)
• acquiferi artesiani (a pressione > pressione atmosferica - B)

Opere di presa di acque sotterranee

• sorgenti
• gallerie filtranti
• pozzi

Sorgenti

• di emergenza: l'affioramento si produce quando, per fenomeni erosivi, la roccia viene incisa fino al livello della falda (zona satura)
• di trabocco: gli strati impermeabili a conca costituiscono un serbatoio che sfiora nei punti di contatto delle due formazioni geologiche

Classificazione delle sorgenti

• di contatto: affioramenti al contatto tra strati permeabili e impermeabili che presentano pendenze minori di quelle del profilo del terreno

PIEZOMETRICĄ AMMASSO DETRITICO STRATO IMPERMEABILE 10 STRATO PERMEABILE' 0 7 SORGENTE GEOLOGICA SORGENTE REALE

• di sbarramento: affioramento da una falda a contatto con una formazione impermeabile che si è spostata a causa di una faglia

Classificazione delle sorgenti

• di fessura: nelle rocce calcaree che presentano fessure come una rete di canali (portate variabili in relazione alle piogge)
• intermittenti: dovute al formarsi di un sifone idraulico tra un serbatoio sotterraneo e l'esterno (in calcari)

Captazione dalle sorgenti

• allo sbocco delle sorgenti di trabocco, di contatto, etc. (per sorgenti di emergenza è preferibile il pozzo)
• opera da realizzare scavando fino alla scaturigine geologica e non all'affioramento
• soglia di cls che si addentra nella formazione impermeabile alla quota di contatto tra formazione permeabile e impermeabile soglia permeabile impermeabile
• un livello troppo alto della soglia può produrre rigurgito
• scavi eseguiti con grande cautela. Non usare esplosivi che possono causare frane e quindi sviamento delle acque

Captazione dalle sorgenti

Presso la sorgente

Presso la sorgente vanno realizzate:

• una zona di protezione da attività inquinanti
• la protezione dall'intrusione di animali o uomini non addetti
• le opere di raccolta delle acque meteoriche con canali di gronda a monte della presa

Opera di presa

• vasca di calma
• vasca di misura (con stramazzo)
• vasca di presa (da cui inizia la condotta)

Captazione dalle sorgenti

Opera di presa di una sorgente a una vasca

Scarico di troppo pieno passerella asportabile chiusu draulica scarico di fondo Opera di presa di una sorgente a una vasca: pianta e sezione longitudinale chiusura idraulica presa scarico di fondo

Captazione dalle sorgenti

Opera di presa per sorgente a due scaturigini

PIANTA 9 8 4 5- 7 a) Quest'opera di presa è destinata a prelevare solo una parte dell'acqua che sgorga dalle sorgenti. La portata di queste viene misurata con lo stramazzo; quella prelevata viene misurata col venturimetro, 1 Sorgente 2 3 Canaletto di raccolta 4. Stramazzo di misura 5 Scarico di troppo pieno 6 Scarichi di fondo 7 Chiusura idraulica 8 Vasca di presa e presa 9 Venturimetro 10 Drenaggio Opera di presa per sorgente a due scaturigini 2 1 3 9 8 b) p 10 5 10. 8 c) SEZIONI LONGITUDINALE E TRASVERSALE 10

Captazione dalle sorgenti

PIANTA 0.70 0,50 7.40 8,80 0.50 0,50 1.10 1 1 AGaric 2,00 8 00 0.54 1.50 501.50 1- SEZIONE C - D 2,40 0.70 3,45 1,25 1.10 100 SEZIONE E- F |c f€ i 1.00 0.80 3.48 LOO 1.1 2.00 L 1.40 ce TAV 2.05 0.50 8 H

Captazione dalle sorgenti

• Cappa di copertura (vespaio) Errato !! Calpestio più in basso per motivi igienici

Gallerie filtranti

Captazione di falde freatiche

Per la captazione di falde freatiche non profonde nei subalvei dei fiumi o in rocce permeabili per fessurazione (laviche)

• galleria parallela all'alveo Pozzo di accesso Alveo Alveo -- Vasca di raccolta
• galleria trasversale all'alveo pompe Alveo L Alveo Bmin=1.5 min® Hmi=1.8 calpestio

Gallerie filtranti

• parallela all'alveo sollevamento
• trasversale all'alveo

Portata di emungimento da gallerie filtranti

Ipotesi di Dupuit

Ipotesi di Dupuit:

• mezzo poroso omogeneo e isotropo
• acqua e mezzo poroso incomprimibili
• regime di moto permanente
• moto laminare
• componente verticale delle velocità trascurabile
• velocità costante su ogni sezione verticale

In effetti

In effetti:

• moto vario
• componenti verticali della velocità non trascurabili
• mezzo poroso non omogeneo

Portata di emungimento da gallerie filtranti

hi h x h0 L L = raggio di depressione (chiamata) hL = quota falda a distanza L h0 = quota falda in galleria Strato impermeabile Secondo la relazione di Darcy: k = coefficiente di filtrazione 2 - dx dh A=b.h Q = k . A q - 2 - k . h. dh dx q · dx = k · h · dh x h 1 qdx = k [hdh q . x = = k . (h2 - h2) 2 0 Per: x = Leh = hL q = k 2L họ (h2 - h2 ) (m3/sm) Approssimata per eccesso: in effetti la falda tende a svuotarsi.

Pozzi scavati

Captazione di falde freatiche

Per la captazione di falde freatiche poco profonde in rocce permeabili per fessurazione (laviche) e portate notevoli

• in muratura generalmente a sezione circolare
• diametri notevoli oltre i 3 m
• scavo in roccia: armatura di sicurezza provvisoria e quindi rivestimento dal basso verso l'alto (muratura della canna)
• scavo in terreno incoerente o non stabile: anelli di canna muraria che si fanno affondare lentamente scavando all'interno, con anello terminale in profilato di acciaio (pozzi autoaffondanti)
• l'acqua filtra da pareti e fondo. Può necessitare filtro di ghiaia
• costosi e tendono a essere sostituiti dai pozzi perforati
• indispensabili se si vogliono realizzare dreni orizzontali di 20-30 cm di diametro in falda oppure per iniziare a scavare gallerie drenanti.

Pozzi scavati

Pozzo scavato autoaffondante sollevamento . - - . - F . - . - . . - - - . - . . . . - - . . . - - - £ . 1 - - - . - - - . 11 - . . Anello terminale in profilato d'acciaio m . - . . F

Pozzi perforati

Captazione di falde freatiche

Per la captazione di falde freatiche profonde e portate modeste

Metodi di perforazione

Metodi di perforazione:

• a percussione a fune a secco: uno scalpello (1-2 m) è collegato con un'asta pesante (5-15 m) che è sostenuta da una fune in acciaio. Lo scalpello viene lasciato cadere e tritura la roccia che si impasta con l'acqua di fondo. Il fango formato viene sollevato da un campionatore (cucchiaia)
• a percussione con aste a circolazione d'acqua: colonna di aste cave che regge uno scalpello forato con:
  1. circolazione diretta di acqua (dalle aste al fondo e poi risalita del fango lungo le pareti del pozzo). Occorrono grandi portate con il rischio di impermeabilizzare gli strati permeabili.
  2. circolazione inversa (acqua lungo le pareti che risale dall'interno delle aste).

Pozzi perforati

Scalpelli per percussione a secco e a circolazione d'acqua Metodo a percussione con circolazione diretta di acqua Metodo a percussione con circolazione inversa di acqua POMPA

Pozzi perforati

• a rotazione lenta: con tagliente a corona dentata in acciaio speciale o con tagliatore a graniglia o con corona di diamanti industriali a secondo del tipo di terreno attraversato e aste cave con circolazione diretta o inversa di acqua.
• a rotazione veloce con circolazione di fango (rotary): circolazione di fango a forte pressione con procedimento simile a quello delle ricerche petrolifere. Anche tagliatori di piccolo diametro che possono raccogliere carote alte fino a 1.20 m e che giungono a profondità di oltre 500 m.

Problemi principali dei pozzi perforati

Problemi principali dei pozzi perforati:

• intasamento. Occorre disporre filtri alla base (in acciaio)
• rivestimento dei tubi in acciaio.

Pozzi perforati

Installazione per pozzo perforato

Installazione per pozzo perforato A Motor- Sand Outer casing Inner casing Grovel Shaft ime stone Gravel & stone Pump impeller : Stationery diffusing vane filtro Sand Screen Grovel Clay

Pozzi perforati

Sezione stratigrafica di una perforazione

Sezione stratigrafica di una perforazione QUOY.N WHO .... POT. BANCHI EHOIEVENE AOMAIN LIVELLAM HOTE LUTE .... 1,50 . Argilla gleitescre ghiale 7.00 4,00 Conglomerate ghisioso cementato. Acque livellatasi . ms. 11 dal p. o. 21.00 22,00 Argila giallastre piestica 22.00 ROTAZIONE Conglomerate ghisioso 23,00 45,00 Argille mista « olottoli 8 48,00 b 2,50 2.00 2.00 3,00 Argilla giallastre plastica 50,00 BE Argille scura 52,50 Chimie soloits 55,00 5,00 Sabbie sours mista 60,00 · alostoll 00'S Sabbie sours finissima 69,00 FALDE STRATIFICAZIONE

Portata di emungimento da pozzo in falda freatica

Piano di campagna -- . - . . - - . - LETmepbile - . . . . - r H Rocci impermeabile Secondo Darcy: dh dr L Q = k . A A=2.r. h Q= 2x . r . h . k . dh dr Q . In -= 2m . k. (h2 -h2) D 2 Per: r = Reh = H Essendo: 8 = H - ho π. k Cf = In(2R/D) D 1 Q [ -dr = 2m . k . [hdh r h họ r 2 2r Q · In -= n.k. (h2-h2) D I . k (H2 -h2) Q = In(2R/D) (m3/s) Q=c . S . (2H-8) ..

Portata di emungimento da pozzo in falda freatica

Q=c . S . (2H-8) I . k C = In(2R/D)

Curva caratteristica del pozzo

La curva caratteristica del pozzo freatico mostra:

• che il diametro del pozzo ha scarsa influenza sul valore della portata emunta (conviene perforare più pozzi invece che uno di grandi dimensioni)
• un andamento parabolico della portata con Qmax = CF H2
• l'andamento può essere determinato mediante successive prove di portata (per successivi valori della depressione 8) H CH2 Q

Portata di emungimento da pozzo in falda artesiana

Piano di campagna Terreno agrario Livello piezometrico H Roccia impermeabile D e Roccia permeabile R Roccia impermeabile Secondo Darcy: dh dr L Q = k . A A=2m.r. e Q=2m . r . e . k . dh dr 1 Q [ -dr = 2m . k .e. [dh r D r h h 0 Q . In D -= 2 . k . e . (h -h) ) Q.In == 2m . k . e . (h - h) ) D 2 2.n . k . e Per: r = Reh = H In(2R/D) (m3/s) Essendo: 8 = H - ho 2.I . k . e Q=Ca . 8 C = In(2R/D) 2 2r (H - h0) Q=

Portata di emungimento da pozzo in falda artesiana

Curva caratteristica del pozzo

Q=Ca. 8 C = In(2R/D) 2.T . k . e La curva caratteristica del pozzo artesiano mostra:

• scarsa influenza del diametro del pozzo sul valore della portata emunta
• un andamento lineare della portata in funzione della depressione ottenuta
• è sufficiente una sola prova di portata per determinare ca (coeff. angolare) 8 Ca Q

Portata di emungimento da pozzo in falda artesiana

Si procede come segue:

• si effettua un pompaggio e si produce un abbassamento S in falda
• si arrestano le pompe e si lascia che il livello idrico nel pozzo risalga Se Q è la portata che entra nel pozzo al tempo t e si indica con o la sezione orizzontale del pozzo si ha: Qdt =- od8 Ca . 8 . dt =- od8 Ca =- 10g 80 La formula permette di calcolare ca note le due misure di depressione (durante il pompaggio e durante la risalita del livello di falda) e la misura dell'intervallo di tempo per passare dall'una all'altra condizione