Gestione e salvaguardia della risorsa idrica sotterranea

Importanza della gestione e la salvaguardia della risorsa idrica sotterranea

La gestione e la salvaguardia della risorsa idrica sotterranea è importante per diversi motivi:

  1. garantire gli equilibri idrogeologici e quindi anche ambientali di un determinato territorio;
  2. assicurare gli equilibri di interscambio tra corpi idrici sotterranei e superficiali;
  3. garantire la salvaguardia delle caratteristiche fisiche dei corpi idrici e superficiali anche in periodo di massima siccità;
  4. salvaguardare da rischi idrogeologici, come fenomeni di inquinamento delle acque sotterranee (a causa della presenza di fattori antropici),  ma anche innalzamento della falda (con conseguente allagamenti di gallerie);
  5. interferenza tra acque sotterranee e opere antropiche (come quando si progettano degli emungimenti che rischiano di inquinare la falda);
  6. assicurare la qualità della risorsa in funzione della destinazione d’uso (per es. è uno spreco utilizzare l’acqua potabile per uso agricolo):
  7. garantire la salute pubblica;
  8. garantire un risvolto socio-economico.

Quando parliamo della salvaguardia e della gestione della risorsa idrica sotterranea ci riferiamo all’acqua naturalmente disponibile, cioè l’acqua che circola nella zona satura dell’acquifero. Quindi è importante salvaguardare tutto il bacino idrico sotterraneo, non solo il punto di recapito artificiale (pozzo). Un bacino idrico sotterraneo rappresenta un sistema caratterizzato da un’area di alimentazione, da una zona di deflusso, una eventuale zona di recapito artificiale (opere di captazione), e una zona di recapito naturale delle acque (sorgente). 

Un esempio di gestione sbagliata delle risorse idriche, è proprio il bacino della piana Campana, che a causa di sovra sfruttamento ha fatto abbassare di molto il livello della falda e successivamente inquinata a causa dell’unione con altri bacini idrici [in pratica abbassandosi il livello piezometrico le acque sono passate sotto quelli che erano gli spartiacque e si sono unite ai bacini affianco che erano inquinati, di conseguenza si è inquinata la falda della piana alluvionale napoletana].

Ai fini della gestione è importante conoscere i seguenti aspetti:

  • caratteristiche idrostratigrafiche e idrostrutturali dell’acquifero (ovvero la geometria);
  • ricostruzione del reticolo di flusso (direttrici di flusso, quali sono le zone di recapito);
  • conoscere il circuito idrogeochimico con i meccanismi di mineralizzazione (perché i contaminanti si muovono come i minerali);
  • conoscere le possibili sorgenti dell’inquinamento, e quindi tutte le attività antropiche che possono potenzialmente determinare inquinamento della risorsa idrica;
  • conoscere le interazioni tra acque sotterranee e superficiali  (perché le sostanze inquinanti possono provenire anche dai corpi idrici superficiali);
  • modalità di captazione della risorsa (perché l’inquinamento può essere legato ad un’opera di captazione progettata male);
  • monitoraggio;
  • conoscere le caratteristiche di vulnerabilità dell’acquifero e quali possono essere i criteri di salvaguardia;
  • conoscere la potenzialità della risorsa e le dinamiche antropiche agenti sul bacino, e che stravolgono gli equilibri naturali;

Quindi si capisce che è un lavoro impegnativo salvaguardare la risorsa idrica, proprio perché ci sono diversi aspetti da valutare.

La prima cosa da fare, per la salvaguardia di un bacino, è capire di che tipo di acquifero si tratti. Monofalda? Multifalda? Confinato? Semiconfinato? Sono presenti fenomeni di carsismo? doline? sono presenti Inghiottitoi che conservano acque?

Al fine della salvaguardia della risorsa è importante ricostruire il modello idrico del flusso idrico sotterraneo, cioè da dove parte, come procede, dove recapita, qual è lo spartiacque?

È quindi fondamentale un approccio di monitoraggio di tutte queste variabili. Facciamo l’esempio di un acquifero stratificato caratterizzato da due falde: una superficiale libera, e una sottostante e quindi confinata. Da una condizione in cui l’acquifero sottoposto risulta naturalmente protetto, può passare ad una condizione di altissima vulnerabilità, proprio a causa dell’emungimento che può stravolgere la drenanza [questo è il caso della piana di Napoli].

Come si caratterizza l’acquifero? Uno spessore superficiale di depositi alluvionali che ospitano una falda subaffiorante, un orizzonte impermeabile di tufo grigio campano, e un’ acquifero sottoposto. Questa seconda falda prima aveva una drenanza verso l’alto, quindi anche se la falda superficiale risultava inquinata (ci sono diverse fonti di inquinamento, si tratta di una zona notevolmente urbanizzata), i contaminanti non riuscivano ad arrivare alla falda sottoposta. A seguito di eccessivi pompaggi, si è modificata la drenanza, adesso è verso il basso e di conseguenza i contaminanti della falda superficiale riescono ad arrivare alla falda sottoposta.

 I meccanismi di mineralizzazione possono essere vari, e quindi anche i meccanismi di contaminazione possono essere vari: di tipo naturale (per arricchimento oltre una certa soglia di un metallo presente nelle rocce attraversate) o di tipo antropico. Nelle nostre zone a causa di risalita di fluidi magmatici, può capitare che le acque risultino naturalmente contaminate da un elemento piuttosto che un altro. 

Approccio metodologico per affrontare i problemi di gestione e salvaguardia delle risorse idriche sotterranee.

Si sono viste le problematiche di base, di cui bisogna sempre tener conto quando si vuole gestire  e salvaguardare le acque sotterranee dai fenomeni di inquinamento.

Si è detto, ancora, che oltre alla conoscenza delle caratteristiche idrodinamiche e idrogeologiche ben note degli acquiferi è fondamentale conoscere le caratteristiche litostratigrafiche  e i fenomeni di drenaggio e come questi possano variare nello spazio e nel tempo, per azioni legate a fattori di emungimento. Si è visto inoltre che è importante definire e delineare il reticolo di flusso sia in condizioni naturali che non, perché possono cambiare le intensità tra i filetti idrici e quindi possono cambiare le problematiche di inquinamento. I flussi possono essere contaminati anche da altri acquiferi o da corpi interagenti con quello interessato. È importante conoscere gli interscambi presenti tra i corpi idrici sotterranei e quelli superficiali sia in condizioni naturali che in condizioni disturbate. Si sa che i rapporti più ricorrenti di interscambio tra acque superficiali ed acque sotterranee hanno una condizione di equilibrio naturale: cioè una falda che alimenta un corso d’acqua. Questo equilibrio può chiaramente modificarsi infatti è importante posizionare in maniera adeguata l’opera di captazione, perché troppo vicino ad un corso d’acqua ad esempio potrebbe richiamare, a seguito dell’azione di pompaggio, acque superficiali inquinate dal fiume verso l’acquifero e di conseguenza, risulta impossibile gestire in maniera ottimale la risorsa perché si potrebbero venire a creare fenomeni di inquinamento oltre che per l’opera di captazione anche per l’intero acquifero. Bisogna creare un sistema di captazione in modo che il livello piezometrico non si abbassi sotto il livello del fiume.

Per queste situazioni esistono in commercio dispositivi automatizzati che consentono di stabilire e programmare delle soglie piezometriche oltre le quali l’abbassamento del livello idrico nel pozzo non deve superare. Di conseguenza se ci sono momenti in cui si superano, si riduce la portata e quindi si ottiene una risalita del livello piezometrico nel pozzo. Quindi è importante tarare SEMPRE gli emungimenti per poter gestire in maniera ottimale la risorsa, tarare i pompaggi, soprattutto quelli che avvengono in maniera forzata ad altri pozzi in funzione della potenzialità generale dell’acquifero, ossia del bacino idrico sotterraneo.

Nella lezione precedente si è discusso del problema, che spesso si manifesta nei sistemi multi falda e nei sistemi a falde sovrapposte, quando per effetto dell’emungimento da una falda si creano inversioni del drenaggio da un acquifero sovrapposto rispetto all’altro.

Accanto c’è un esempio che spiega quanto sia importante tarare gli emungimenti e monitorarli costantemente. In figura si osservano due acquiferi sovrapposti, di cui il primo è libero e il secondo è semiconfinato. Emungendo l’acquifero 2, si crea un cono di “emungimento” nell’acquifero superficiale a cui consegue un abbassamento del livello piezometrico.

Quest’abbassamento è dovuto ad una diminuzione delle tensioni delle acque nell’acquifero sottoposto via via che procedono i pompaggi (generando un abbassamento del livello piezometrico potenziale nell’acquifero 2).

Si osserva dunque, che in “a” la drenanza è dal basso verso l’alto (come prima della captazione), mentre in “b” si è invertita. E questo (ossia l’inversione di drenanza) capita spesso nelle vicinanze di un pozzo o di un campo pozzi. Quando il flusso viene invertito gli inquinanti presenti nella falda superficiale finiscono in quella più profonda, inquinando di conseguenza tutto l’acquifero. Questo conferma quanto sia importante tarare gli emungimenti rispetto agli equilibri locali.

Sensibili al problema dell’equilibrio tra due corpi idrici, sono gli acquiferi costieri. Ovvero come si realizza l’ equilibrio fra due fluidi a diversa densità?

Lungo le fasce costiere si verifica un fenomeno di galleggiamento tra acqua dolce e acqua salata con la configurazione di una zona di interfaccia tra i due corpi idrici(zona rappresentata da una linea di separazione netta per semplificare il concetto).

Questo equilibrio naturale potrebbe essere modificato, in maniera sensibile, anche a causa di una sola opera di captazione, cioè un solo pozzo se posizionato in maniera sbagliata (ad es. troppo vicino alla linea di costa) può indurre alla risalita dell’interfaccia, determinando una contaminazione da parte delle acque saline sia nell’acquifero che nell’opera di captazione. Anche emungimenti con portate relativamente basse, localizzati troppo vicino alla linea di costa possono richiamare acque di mare. Queste situazioni sono molto ricorrenti nell’attività professionale (es. falda di Ischia porto).

Quindi la gestione e la salvaguardia della risorsa, deve tener conto della realizzazione dell’opera di captazione, sia in termini di caratteristiche tecniche ma soprattutto di ubicazione ottimale.

Spesso si osserva che acquiferi o porzioni di acquiferi risultino contaminate per effetto di una cattiva captazione. Perché? Che cosa avviene?! Avviene che rispetto alla tubazione che può essere di acciaio o ferro o di qualsiasi altro materiale, non viene effettuato un adeguato isolamento della falda captata. Se la tubazione non viene inserita all’interno del foro e installata correttamente in termini di cementazione, acque superficiali si possono immettere direttamente, senza attraversare l’insaturo poiché l’insaturo non cè nell’intercapedine, in falda inquinandola.

La cementazione dell’opera si effettua fino al livello piezometrico. Si può utilizzare intorno alla tubazione anche con dell’argilla  espansa o della bentonite. Quindi è fondamentale nella gestione e salvaguardia degli acquiferi effettuare delle corrette opere di captazione.

Ma dove ubicare allora il pozzo di captazione?

Certamente non in vicinanza ai punti di pericolo dove si possono verificare fenomeni di richiamo di acque superficiali. Es dell’acquedotto toscano, dove  vi è un pozzo che preleva acque per uso umano costruito a qualche metro dall’argine del fiume. Data la vicinanza le acque del fiume si trasferisco direttamente nel pozzo nel momento in cui inizia l’emungimento.

Questo perché il livello piezometrico del pozzo è uguale a quello del fiume e quindi richiamando acqua dalle zone circostanti, intercetta proprio quelle del fiume. L’obbiettivo della costruzione di questo pozzo era quello di prelevare quanta più acqua possibile. In effetti quest’opera è fuorilegge perché non rispetta la distanza demaniale di almeno 150 m.

Scelta di adeguati criteri di monitoraggio

Per gestire e salvaguardare un acquifero bisogna soprattutto monitorarlo. Monitorare non significa fare un campionamento occasionale per capire quali sono le dinamiche idrogeologiche o le caratteristiche qualitative della risorsa se l’acqua è quindi potabile o meno. Un’analisi annuale che ci conferma la potabilità non è assolutamente necessaria ai fini della gestione umana della risorsa. È sotto l’aspetto qualitativo e quantitativo che la risorsa dovrebbe essere gestita in maniera ottimale, infatti la normativa non è affatto efficace in merito alla salvaguardia della risorsa come della salute umana.

Il d.lgs 31 del 2001, dichiara che: ogni captazione destinata al consumo umano(potabile) (per tutte le altre forme di captazione non c è legge che indichi i criteri di salvaguardia) i controlli di routine o di verifica bisogna eseguirli in funzione del volume di acqua captato ovvero del volume di acqua immesso in rete.

Quindi la frequenza del monitoraggio dipende dal volume d’acqua che si preleva.

(Vedere tabella normativa che segnala il tempo di monitoraggio in funzione dei mc).

Questa modalità conforme alla normativa può essere adeguata per certe risorse ma può essere non  sufficiente per garantire la qualità degli acquiferi, soprattutto quando ci sono dinamiche idrogeologiche all’interno dell’acquifero così variabili nello spazio e nel tempo, per cui su quella frequenza di monitoraggio non si riuscirebbe a controllare in maniera efficace se la risorsa captata è potabile o no.

 Es. di un acquifero carbonatico in Campania(AV) per uso potabile:grafico in cui: precipitazioni giornaliere rappresentate dall’istogramma in nero, la curva in blu sono le portate sorgive, curva in verde indica il captante microbico quale lo STREPTOCOCCO FECALE, mentre la curva rossa è l’altra indicazione microbica definita dai COLIFORMI FECALI, per riconoscere se l’acqua captata è contaminata microbiologicamente oppure no. Nel periodo da settembre a novembre/dicembre, la traccia della contaminazione (in questo caso è stato utilizzata la frequenza di monitoraggio di una volta al mese) è variabile. Durante il periodo di analisi, 1volta al mese, la risorsa non ha mostrato fenomeni di inquinamento e ciò indurrebbe a dire che l’acqua sia potabile. Si è poi monitorato lo stesso acquifero con cadenza giornaliera il cui grafico, in cui si ritrovano la curva in rosso con streptococchi e quella in verde per i coliformi, ha mostrato che nel periodo invernale si ha lo stesso andamento con qualche picco giornaliero che nel precedente grafico non si evidenziava. Ma la cosa interessante emersa è che nel periodo invernale, quando l’acquedotto era sicuro che la risorsa non fosse contaminata, perché le portate erano massime(credevano che a maggiori portate corrispondesse una minore concentrazione di contaminanti), l’acqua è risultata contaminata da streptococchi fecali.

È quindi evidente che con queste dinamiche idrogeologiche, in acquiferi carbonatici dove le velocità di infiltrazione sono alte, si possono creare problemi di monitoraggio. Dunque bisogna adattare il monitoraggio in funzione delle dinamiche idrogeologiche che caratterizzano l’acquifero.

Il tempo di risposta di un acquifero è il tempo che intercorre tra la caduta al suolo delle acque meteoriche e l’aumento piezometrico registrato in falda per effetto del fenomeno di infiltrazione efficace.

Se questo tempo di risposta è lunghissimo significa che le acque che cadono al suolo, che poi si infiltrano e  che vanno ad alimentare la falda seguono percorsi molto lunghi, quindi hanno capacità auto depurative elevate. Ma se si analizza un altro acquifero caratterizzato da dinamiche idrogeologiche, alimentazioni e deflusso idrico sotterraneo differenti, per la presenza ad esempio anche di canali carsici, allora quella stessa frequenza di monitoraggio mensile, che per l’acquifero precedente poteva essere adeguata, non sarebbe adeguata poiché in questo canale carsico circolano dei flussi idrici più o meno contaminati con tempi di risposta brevi. E basta osservare l’idrogramma sorgivo per capire come in funzione dei tempi di risposta dell’acquifero o della risorsa bisogna attuare l’adeguato monitoraggio.

Come per le opere di monitoraggio, legate a determinati fattori inclusa la ciclicità del processo idrologico, lo stesso vale per la scelta degli indicatori o parametri da controllare. La normativa internazionale per quanto riguarda la proprietà microbiologica delle acque suggerisce che i migliori indicatori minacciosi microbiologici sono i COLIFORMI FECALI. In realtà questi sono i primi a morire in condizione di gelo, rispetto agli streptococchi che invece vanno in latenza e poi resistono. Per cui sarebbe giusto accertare l’assenza anche di quest’ultimi batteri.

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