SEZIONE 1 - CONCETTI GEOLOGICI BASICI DI APPLICAZIONE IN IDROLOGIA Introduzione generale della sezione 1 - I MATERIALI: ROCCE PLUTONICHE, VULCANICHE E METAMORFICHE La crosta terrestre - Minerali e rocce come elementi costitutivi della crosta terrestre - Classificazione delle rocce - Rocce eruttive plutoniche - Rocce eruttive filoniane - Rocce vulcaniche - Rocce metamorfiche 2 - I MATERIALI: SEDIMENTI E ROCCE SEDIMENTARIE Ciclo geologico dei materiali della crosta terrestre - Sedimenti - Granulometria delle rocce sedimentarie incoerenti o non consolidate - Tipi di sedimenti - Tipi di ambienti sedimentari - Consolidamento o litogenesi - Rocce sedimentarie - Struttura - Classificazione delle rocce sedimentarie coerenti 3 - STRATIGRAFIA E GEOLOGIA STORICA Strati: definizione e caratteristiche più importanti - Caratteristiche sedimentarie Muro, tetto e spessore degli strati - Orientamento o direzione - L’inclinazione degli strati - Utilità dell’orientamento, direzione e inclinazione - Associazione di strati: serie e colonne - Concetti fondamentali di stratigrafia - Trasgressioni e regressioni - Lacune stratigrafiche - Concordanze e discordanze - I fossili - Principi fondamentali di Geologia Storica – Correlazioni - Datazione assoluta e relativa in geologia - Datazione assoluta - Datazione relativa - Ere geologiche 4 - LA DISPOSIZIONE DEI MATERIALI: TETTONICA Modificazioni della crosta terrestre - Plasticità delle rocce - Movimenti epirogenetici - Movimenti orogenetici - Pieghe - Terminologia degli elementi - Classificazione: tipi più rilevanti - Faglie: natura - Terminologia degli elementi - Classificazione: tipi più rilevanti - Associazioni di pieghe e faglie. Stili tettonici generali - Stili tettonici generali - Diaclasi: natura - Origine e significato 5 - CARTE GEOLOGICHE Introduzione - Componenti delle carte geologiche - Scala - Dati di base - Dati geologici - Definizione e presentazione delle carte geologiche - Classificazione - Classificazione secondo la scala - Classificazione degli obiettivi - Legenda delle carte geologiche - Simboli litologici - Simboli tettonici - Simboli stratigrafici - Realizzazione e interpretazione di carte geologiche APPENDICE 1.1 - FOTOGEOLOGIA Fotografie aeree, realizzazione e presentazione - Studi delle stesse in stereoscopia - Fotointerpretazione SEZIONE 2 - ELEMENTI DI IDROMECCANICA 1 - PRINCIPI FONDAMENTALI Introduzione - Proprietà fisiche dei fluidi - Sistema di unità - Peso e massa - Comprimibilità - Viscosità - Tensione superficiale - Parametri adimensionali - Statica dei fluidi - Equazioni fondamentali - Equilibrio di un fluido sottoposto all’azione della gravità - Misurazione delle pressioni - Cinematica dei fluidi - Particella liquida - Traiettoria e linea di corrente - Moto permanente e moto variabile - Moto uniforme - Moto laminare e moto turbolento - Tubo di flusso - Dinamica dei fluidi - Elementi di una sezione - Energia - Equazioni fondamentali di idrodinamica 2 - TEORIA DELLE MACCHINE DI POMPAGGIO Sollevamento di liquidi, pompe volumetriche a stantuffo, rotative, a ingranaggi, ariete idraulico. Impianti elevatori d’acqua ad azionamento ad aria - Pompe a stantuffo - Pompe rotative - Ariete idraulico - Elevatori d’acqua ad azionamento ad aria - Pompe centrifughe assiali e semiassiali - Principi di meccanica dei fluidi applicati alle turbomacchine e reversibilità - Perdite nelle pompe, rendimento manometrico, volumetrico e meccanico, rendimento totale - Rapporti di similitudine nelle pompe centrifughe - Numero di giri caratteristico - Classificazione in base al numero di giri caratteristico 3 - CALCOLO DEI CONDOTTI Definizioni - Regime laminare. Numero di Reynolds - Formule di perdita di carico. Formula di Pouiselle - Regime turbolento. Rugosità assoluta e relativa. Tubo liscio e rugoso - Riassunto storico delle formule di perdita di carico: Darcy, Manning, Bazin, Hazen e Williams, Scimeni, Von Karman, Nikuradse, Colebrook - Perdite di carico secondarie, gomiti, variazioni di sezioni, valvole, ecc. - Lunghezze equivalenti. Abaco semplificato - Profilo piezometrico. Tubi a sezioni variabili. Tubi in parallelo. Unità di portata - Diametro più conveniente - 4 - SCELTA DEI MACCHINARI DI POMPAGGIO Curve caratteristiche, portata-prevalenza, portata-rendimento, portata-potenza, instabilità - Curva caratteristica della tubazione di mandata, funzionamento di pompe in serie e in parallelo nell’ambito della stessa tubazione - Tipi di pompe centrifughe. Grado di vuoto ammissibile durante l’aspirazione. Cavitazione - Azionamento di pompe centrifughe. Caratteristiche dei motori, trasformatori. Tipi di avviamento. Energia reattiva 5 - DIMENSIONAMENTO DI UN SISTEMA DI MANDATA Considerazioni generali - Impostazione dei dati attuali e previsioni future (esempio) - Discussione delle soluzioni (esempio) - Specifiche per l’offerta di pompe 6 - DISPOSITIVI DI MISURAZIONE DELLA PORTATA Introduzione - Dispositivi per vena libera - Equazione fondamentale - Foro di grandi dimensioni - Altri tipi di fori – Paratoie - Stramazzi in parete sottile - Scelta del tipo di stramazzo - Stramazzi in parete grossa - Misuratore Parshall - Tubo di Pitot - Dispositivi per condotti a pressione - Misurazione con recipienti tarati - Metodo di California - Tracimazione attraverso un tubo pieno – Venturimetri - Fori nelle tubazioni - Contatori SEZIONE 3 - NOZIONI DI STATISTICA APPLICATA ALL’IDROLOGIA Simboli - Introduzione generale 1 - DEFINIZIONI E NOZIONI FONDAMENTALI Introduzione - Statistica descrittiva e statistica matematica - Osservazione degli eventi - Produzione degli eventi - Ottenimento dei dati - Studio preliminare dei dati primari - Elaborazione dei dati - Distribuzione statistica di una variabile - Tabelle di presentazione. Frequenza - Rappresentazioni grafiche - Parametri statistici dei campioni - Misure di posizione o tendenza centrale - Misure di dispersione o variabilità - Misure di deviazione o asimmetria - Momenti dei campioni - Momenti rispetto all’origine - Momenti centrali - Relazioni tra i momenti rispetto all’origine e i momenti centrali - Probabilità matematica di un evento - Valori limite della probabilità - Probabilità condizionata - Probabilità di eventi mutuamente escludentesi - Variabili aleatorie - Funzioni di distribuzione di una variabile aleatoria discreta - Funzione di probabilità - Funzione di distribuzione di probabilità totali - Funzioni di distribuzione di una variabile aleatoria continua - Funzione di densità di probabilità - Funzione di distribuzione di probabilità - Parametri statistici di una popolazione formata da tutti i valori possibili di una variabile aleatoria con funzione di distribuzione di probabilità nota - Parametri di posizione o tendenza centrale - Parametri di dispersione o variabilità - Parametri di deviazione o asimmetria - Momenti di una popolazione - Momenti rispetto all’origine - Momenti centrali - Stima statistica - Valutazione di parametri della popolazione - Intervalli di confidenza 2 - DISTRIBUZIONI DI PROBABILITÀ DI UNA VARIABILE ALEATORIA Introduzione - Distribuzioni di probabilità più comuni - Distribuzione binomiale - Distribuzione di Poisson - Distribuzione normale - Distribuzione lognormale - Distribuzione gamma - Distribuzioni estreme - Distribuzione X2 - Distribuzione t di Student - Distribuzione di Kolmogorov - Test di validità dell’adattamento di un campione a una distribuzione - Test c2 - Test di Kolmogorov - Metodi di stima dei parametri di una distribuzione - Metodo della massima verosimiglianza - Metodo dei momenti o di Pearson - Metodo dei minimi quadrati - Metodo grafico - Distribuzione dei parametri stimati - Intervalli di confidenza 3 - CORRELAZIONE E REGRESSIONE Introduzione - Regressione e correlazione lineare - Rette di regressione - Coefficiente di correlazione - Regressione e correlazione non lineari - Regressione e correlazione multipla - Trattamento di campioni interdipendenti APPENDICE 3.1 - SERIE CRONOLOGICHE Introduzione - Metodologia applicata allo studio di serie cronologiche SEZIONE 4 - PRINCIPI BASICI DI CHIMICA E RADIOCHIMICA DI ACQUA SOTTERRANEA Simboli - Abbreviazioni e unità - Introduzione generale - Schema storico - Ringraziamenti 1 - ELEMENTI DI CHIMICA DELL’ACQUA Introduzione - L’acqua come sostanza chimica pura - L’acqua in natura come agente fisico-chimico - L’acqua come dissolvente - Forma in cui si trovano le sostanze disciolte - Espressione delle concentrazioni - Forza ionica m - Attività - Concentrazione di idrogenioni, pH - Legge di azione di massa - Il prodotto di solubilità. Effetto dello ione comune - Soluzioni sature e insature - Reazioni di ossidoriduzione. Potenziale redox - Leggi della dissoluzione di gas - Dissoluzione di liquidi - Dissoluzione di solidi - Le sostanze colloidali e i gel - Meccanismi dell’attacco chimico dei minerali - Interscambio ionico - Fenomeni osmotici - Chimica degli ioni derivati dell’acido carbonico. Alcalinità - La dissoluzione di calcari e dolomie. Aggressività verso il calcare e capacità incrostante - Solubilità del carbonato di calcio e del carbonato di magnesio - pH di equilibrio e CO2 di equilibrio - Aggressività verso il calcare e capacità incrostante - Validità dei calcoli di aggressività verso il calcare 2 - COMPOSIZIONE DELLE ACQUE SOTTERRANEE Introduzione - Sostanze che si trovano disciolte in un’acqua sotterranea. Ioni fondamentali e ioni minori - Caratteristiche chimiche degli ioni e delle sostanze disciolte più importanti - Anioni e sostanze anioniche - Cationi e sostanze cationiche - Principali gas disciolti - Anioni e sostanze anioniche minori più importanti - Cationi e sostanze cationiche minori più importanti - Caratteristiche fisiche - Temperatura, q - Conducibilità e resistività, C e Ú - Densità d – Colore - Torbidezza o torpidità - Materia in sospensione – Sapore - Caratteristiche chimiche e fisiochimiche - Concentrazione di idrogenioni, pH - Residuo secco e totale dei sali disciolti, Rs e Sd - Alcalinità TAC e TA - Acidità - Durezza totale, permanente e temporale o carbonatica (Dt, Dp, Dc) - Domanda chimica di ossigeno (DCO) o materia organica (MO) - Domanda biochimica di ossigeno (DBO) - Domanda di cloro e break-point 3 - PRELIEVO DI CAMPIONI DI ACQUA SOTTERRANEA Introduzione - Metodi di prelievo di campioni in pozzi - Rappresentatività dei campioni di acqua prelevati per fori di sondaggio e piezometri - Numero e frequenza dei campioni - Contenitori per il trasporto e immagazzinamento - Trasporto in laboratorio e immagazzinamento - Identificazione dei campioni - Rilevamento sul campo - Note sul campionamento di acque superficiali 4 - L’ANALISI CHIMICA Introduzione - Modi di espressione delle diverse caratteristiche chimiche - Categorie di analisi chimiche - Bilancio di anioni e cationi in una analisi chimica. Errori - Presentazione delle analisi chimiche - Possibili calcoli e verifiche realizzati in un’analisi chimica - Aspetti economici 5 - PRINCIPI DI RADIOCHIMICA Introduzione - Isotopi - Nuclei radioattivi - Leggi del decadimento radioattivo - Attività e unità - Energia delle radiazioni - Interazione tra le radiazioni nucleari e la materia - Rivelazione delle radiazioni - Misurazione dell’attività - Unità, quantità e dosi di radiazione - Effetti biologici delle radiazioni. Irradiazione e contaminazione - Dosi di radiazione e concentrazioni massime ammissibili - Isotopia dell’acqua - Radioisotopi naturali primari e serie radioattive. Presenza nell’acqua sotterranea - Radioisotopi naturali di origine cosmica - Radioisotopi artificiali generati in test nucleari - Altri radioisotopi artificiali APPENDICE 4.1 - METODI DI ANALISI CHIMICHE DELLE ACQUE Introduzione - Metodi gravimetrici - Metodi volumetrici o titolazioni - Misurazioni della conducibilità - Misurazioni elettrometriche - Metodi colorimetrici e spettrofotometrici - Metodi di fotometria di fiamma - Altri metodi SEZIONE 5 - CONCETTI DI BASE E DEFINIZIONI 1 - CONCETTO DI IDROGEOLOGIA Concetto di idrogeologia - Situazione dell’idrogeologia nel campo delle scienze - Evoluzione dei concetti idrogeologici nel tempo - L’utilizzazione delle acque del sottosuolo nelle civiltà antiche - La civiltà greco-romana: prime interpretazioni scientifiche - Il Medioevo e il Rinascimento - I fondatori dell’idrogeologia (1600-1860) - L’idrogeologia moderna (1860-1950) - L’idrologia sotterranea in Spagna - Fonti di informazione scientifica sull’idrologia sotterranea - Scelta dei libri di testo - Pubblicazioni specializzate 2 - GLI ACQUIFERI SOTTERRANEI Introduzione - Definizione di acquifero, acquicludo, acquitardo e acquifugo - Formazioni geologiche come acquiferi - Parametri idrologici fondamentali – Porosità - Permeabilità e conducibilità idrica - Trasmissività - Coefficiente di immagazzinamento - Tipi di acquiferi 3 - POSIZIONE E MOVIMENTO DELL’ACQUA NELL’IDROSFERA Il ciclo idrologico: concetto ed elementi – Introduzione - Localizzazione, stato e origine dell’acqua nel ciclo ideologico - Descrizione del movimento dell’acqua - Volumi o immagazzinamento dell’acqua dell’idrosfera - Il flusso o bilancio idrico globale - Definizioni dei concetti fondamentali - Infiltrazione, umidificazione del terreno - Bacino sotterraneo - Ricarica e scarico naturali - Deflusso - Riserve idriche - Risorse idriche e portata di sicurezza SEZIONE 6 - COMPONENTI PRIMARI DEL CICLO IDROLOGICO Simboli - Introduzione generale 1 - CLIMATOLOGIA APPLICATA ALL’IDROLOGIA Introduzione - Radiazione – Temperatura - Durata del giorno o insolazione - Pressione – Umidità - Tensione di vapore - Umidità assoluta - Deficit di saturazione - Umidità specifica - Umidità relativa - Proporzione di miscelazione o rapporto d’umidità - Punto di rugiada - Il vento - La precipitazione - Misurazione delle variabili meteorologiche - Unità di misura - Stazioni climatologiche e strumenti di misurazione - Misura della radiazione - Misura della temperatura - Misura dell’insolazione - Misura della pressione - Misura dell’umidità - Misura delle caratteristiche del vento - Misura della pioggia - Misura di altri tipi di precipitazioni - Reti d’osservazione 2 - ELABORAZIONE DEI DATI CLIMATICI Introduzione - Raccolta dei dati - Serie climatiche - Analisi dei dati di una variable metereologica continua - Analisi dei dati di pioggia - Modulo pluviometrico medio annuale - Pioggia media mensile - Pioggia giornaliera. Curva d’altezza di pioggia accumulata – Istogramma - Curva intensità-durata - Curva di intensità-durata-frequenza - Stima dei valori delle variabili meteorologiche per una determinata zona - Pioggia media in una zona - Intensità media della pioggia in una zona - Ordini di grandezza delle piogge 3 - L’ACQUA NEL SUOLO Introduzione - Il suolo. Definizione. Orizzonti - Materiale solido e gassoso del suolo – Tessitura – Struttura - L’acqua nel suolo - Acqua trattenuta da forze non capillari - Acqua trattenuta da forze capillari - Acqua non trattenuta dal suolo - L’umidità del suolo e la sua misurazione - Blocchi porosi assorbenti - Tensiometri - Metodi che correlano la conducibilità elettrica del suolo con la sua umidità - Metodi geofisici - Contenuto d’umidità in un suolo. Parametri caratteristici - Grado di umidità - Capacità di campo - Umidità equivalente - Punto d’appassimento permanente - Acqua utilizzabile dalle piante - Grado di saturazione - Capacità di ritenzione specifica - Distribuzione verticale dell’acqua nel suolo - Zone di umidità - La pressione dell’acqua nel suolo 4 - EVAPORAZIONE E TRASPIRAZIONE Introduzione - Evaporazione – Concetto - Fattori relativi all’evaporazione - Unità e strumenti per misurare l’evaporazione - Metodi teorici per il calcolo della evaporazione da superfici di acqua libera - Formule semiempiriche per il calcolo della evaporazione da superfici di acqua libera - Riduzione dell’evaporazione - Variazioni dell’evaporazione e ordini di grandezza - Traspirazione - Concetto - Fattori relativi alla traspirazione - Misurazione della traspirazione - Variazioni della traspirazione 5 - EVAPOTRASPIRAZIONE Introduzione - Concetto di evapotraspirazione - Unità e metodi per il calcolo dell’evapotraspirazione - Metodi teorici: bilancio di energia - Metodi teorici: profili di umidità e velocità del vento - Metodi teorici: flusso turbolento di umidità - Metodi semiempirici: formula di Penman - Misurazioni dirette: evapotraspirometro - Misurazioni dirette: lisimetri - Misurazioni dirette: zone e bacini sperimentali - Misurazioni dirette: profili di umidità del terreno - Metodi empirici: correlazione tra misure relative all’evaporazione in vasche e l’evapotraspirazione - Metodi empirici: formula di Thornthwaite - Metodi empirici: formula di Blaney-Criddle - Metodi empirici: formula di Makkink - Metodi empirici: formula di Turc - Commento ai metodi per il calcolo della evapotraspirazione - Stima dell’evapotraspirazione reale partendo da valori di evapotraspirazione potenziale - Formule empiriche per il calcolo dell’evapotraspirazione reale - Formula di Turc - Formula di Coutagne - Evapotraspirazione e domanda di acqua ai fini irrigui 6 - INFILTRAZIONE Introduzione - Concetto di infiltrazione - Fattori relativi all’infiltrazione - Caratteristiche del terreno o mezzo permeabile - Caratteristiche del fluido che si infiltra - Unità e metodi per determinare la capacità di infiltrazione - Infiltrometri - Analisi di idrogrammi in bacini di piccole dimensioni – Lisimetri - Indici di infiltrazione - Indice f - Indice W - Volume di acqua infiltrata - Ordine di grandezza SEZIONE 7 - ELEMENTI DI IDROLOGIA DI SUPERFICIE Simboli - Introduzione 1 - MISURE DI PORTATA NEI CORSI D’ACQUA Conoscenza del regime di un fiume - Semimoduli - Metodi per la regolazione delle altezze di portata - Misurazione di livelli-tempi - Scale idrometriche o limnimetri – Limnimetri - Il limnigramma - Specie di limnimetri - Mulinelli idrometrici - Pratica di misurazioni dirette - Misurazioni con mulinello - Misurazioni chimiche - Misurazioni con traccianti radioattivi - Misurazioni con galleggianti - Impianto di una stazione di misurazione - Tipi di stazioni di misurazione - Stazione in alveo naturale - Tratto canalizzato con stramazzo semplice - Tratto canalizzato con stramazzi multipli - Stazioni di laminazione delle piene - Utilizzo di centrali idroelettriche - Osservazioni finali 2 - TRATTAMENTO DEI DATI DELLE MISURAZIONI Costituzione di una rete di misurazioni - Presentazione di dati - Curva delle portate classificate - Distribuzione della frequenza degli apporti - Curve degli apporti mensili - Comparazione dei dati di misurazione - Metodi per completare dati inesistenti 3 - ANALISI DEGLI IDROGRAMMI Componenti dello istogramma - La forma dell’idrogramma - Influenza della pioggia nella forma dello idrogramma - Idrogramma unitario - Valutazione dei principali elementi dello idrogramma unitario quando non si hanno a disposizione dati reali - Separazione dei componenti di deflusso d’origine sotterranea - Curva di esaurimento dell’idrogramma - Analisi della curva di esaurimento - Fattori che influiscono sulla forma dell’idrogramma 4 - REGOLAZIONE Concetti generali - Tecniche di generazione di dati - Utilizzazione della curva di apporti accumulati. Garanzia di somministrazione - Utilizzo della curva di deviazioni accumulate - Curva volume di bacino artificiale-portata regolata - Regolazione di un bacino per molteplici usi - Criteri di valutazione delle soluzioni 5 - USO DEI COMPUTER IN IDROLOGIA Concetti generali - Concetti generali sul trattamento informatizzato dell’informazione - Applicazione dei computer all’idrologia - Applicazioni per l’organizzazione e il controllo di dati ideologici - Descrizione - Esempio di organizzazione di dati - Meccanizzazione dei metodi di calcolo generali - Analisi di sistemi ideologici - Concetto di sistema, metodi di analisi dei sistemi - Metodi di ottimizzazione diretta - Metodi di simulazione APPENDICE 7.1 - MISURE DI PORTATA CON MULINELLO IDROMETRICO E CON AGENTI CHIMICI Misurazione con mulinello - Misurazione chimica a regime costante - Misurazione chimica con il metodo di integrazione APPENDICE 7.2 - MODELLO MATEMATICO DI SIMULAZIONE PER LO STUDIO DELLA PIANIFICAZIONE IDRAULICA DEL BACINO DEL FIUME LLOBREGAT Introduzione - Obiettivi - Modo di procedere - Analisi dei risultati - Analisi del ruolo degli acquiferi sotterranei SEZIONE 8 - TEORIA ELEMENTARE DI FLUODINAMICA IN MEZZI POROSI Simboli - Introduzione generale - Brevi cenni storici - Ringraziamenti 1 - PRINCIPI GENERALI DEL MOVIMENTO DELL’ACQUA IN MEZZI POROSI. LEGGE DI DARCY Introduzione – Porosità - Velocità dell’acqua nei mezzi porosi - Statica e dinamica nei mezzi porosi. Gradiente idraulico La legge di Darcy - Campo di validità della legge di Darcy - Permeabilità o conducibilità idraulica - Dimensioni e unità dei parametri idraulici sotterrane - Omogeneità, eterogeneità, isotropia e anisotropia - Generalizzazione della legge di Darcy - Pressioni effettive e pressione neutra - Sforzi di circolazione dell’acqua sotterranea - Flussi sotterranei che non seguono la legge di Darcy - Flusso sotterraneo nei mezzi permeabili per fessurazione 2 - VALORI E DETERMINAZIONE DELLA POROSITÀ E DELLA PERMEABILITÀ Introduzione - Aspetti teorici della porosità - Effetto delle argille e della compattazione sulla porosità - Curve granulometriche - Valori della porosità nei materiali naturali - Determinazione della porosità - Determinazione della porosità totale - Determinazione in laboratorio della porosità efficace - Determinazione della porosità efficace mediante prove dirette in situ - Valori della permeabilità di terreni naturali - Determinazione della permeabilità - Determinazione della permeabilità mediante metodi diretti - Determinazione della permeabilità in laboratorio. Permeametri - Formule per il calcolo della permeabilità - Utilizzazione dei grafici 3 - EQUAZIONI DIFFERENZIALI DEL FLUSSO SOTTERRANEO Introduzione - Potenziale delle forze e potenziale delle velocità - Superfici equipotenziali, traiettorie e linee di corrente - Equazione della conservazione di massa in regime stazionario - Il coefficiente di immagazzinamento specifico in acquiferi elastici - Equazione della conservazione di massa in regime non stazionario. Coefficiente di immagazzinamento di un acquifero confinato – Il coefficiente d’immagazzinamento in acquiferi liberi 4 - RISOLUZIONE DELLE EQUAZIONI DIFFERENZIALI DI FLUSSO E PROBLEMI ASSOCIATI AGLI ACQUIFERI LIBERI Introduzione - Risoluzione delle equazioni differenziali del flusso sotterraneo - Condizioni iniziali e condizioni di contorno - Giustificazione dell’esistenza di una superficie di gocciolamento - Tipi di connessioni della superficie libera con i limiti fisici del mezzo - Punti singoli nei sistemi di flusso - Trasformazione dell’equazione di flusso per acquiferi liberi. Approssimazione di Dupuit-Forchheimer 5 - PROPRIETÀ E COSTRUZIONE DI RETI DI FLUSSO Introduzione - Leggi del flusso bidimensionale. Funzione potenziale e funzione di corrente - Principi di costruzione delle reti di flusso in mezzi omogenei e isotropi - Calcolo della portata in una rete di flusso - Calcolo delle pressioni in una rete di flusso - Sistemi orizzontali di superficie libera - Reti di flusso in mezzi omogenei anisotropi - Reti di flusso in mezzi eterogenei - Reti di flusso in sistemi radiali - Analisi del regime variabile con reti di flusso - Introduzione al metodo di rilassamento 6 - OSCILLAZIONE DEI LIVELLI PIEZOMETRICI DELLE ACQUE SOTTERRANEE E LORO CAUSE Introduzione - Tipi di oscillazioni piezometriche dell’acqua sotterranea - Oscillazioni rapide di tipo periodico - Oscillazioni dovute ai cambi di pressione atmosferica. Efficienza barometrica - Oscillazioni dovute ai cambiamenti di livello delle acque superficiali. Efficienza delle maree - Oscillazioni dovute all’evapotraspirazione - Oscillazioni rapide non periodiche - Variazioni del livello piezometrico originate dalle estrazioni di acqua sotterranea sulla superficie del terreno a causa dei pompaggi negli acquiferi - Oscillazione dei livelli piezometrici dovuti alle variazioni nella ricarica meteorica. Effetti stagionali - Oscillazioni dei livelli piezometrici in acquiferi ricaricati da un fiume - Fluttuazioni di grande periodo e tendenza dei livelli piezometrici 7 - SUPERFICI PIEZOMETRICHE Introduzione - Determinazione dei livelli piezometrici - Tracciato delle curve isopieze - Tipi di superfici piezometriche - Interpretazione qualitativa delle superfici piezometriche - Esempi di superfici piezometriche - Analisi quantitativa di superfici piezometriche - Metodo del bilancio per il calcolo della ricarica e della porosità efficace - Carte derivate dalle superfici piezometriche 8 - CAPILLARITÀ E FLUSSO MULTIFASE Introduzione - Tensione superficiale - Capillarità - Capillarità nei mezzi porosi - Velocità di risalita capillare - Forme di acqua nel terreno - Introduzione al flusso multifase - Flusso simultaneo di due fluidi non miscibili - Imbibizione - Spostamento di un fluido da parte di un altro non miscibile - Effetto dei cambiamenti di granulometria del mezzo - Effetti delle differenze di densità 9 - MOVIMENTO DELL’ACQUA NEI MEZZI POROSI NON SATURI E TEORIA DELL’INFILTRAZIONE Introduzione - Suzione e isteresi - Potenziale nei mezzi non saturi - Legge di Darcy e permeabilità nei mezzi porosi non saturi - Equazione della continuità - Valori dei parametri che definiscono il flusso dell’acqua nei mezzi non saturi - Considerazioni relative al flusso nei mezzi non saturi inerti e nei mezzi non saturi attivi. Effetti osmotici - Considerazioni relative al fluido in fase gassosa - Teoria elementare dell’infiltrazione 10 - MOVIMENTO DELL’ACQUA NEI MEZZI PERMEABILI PER FESSURAZIONE Introduzione - Comportamento idraulico delle rocce fratturate - Eterogeneità e anisotropia nei mezzi fratturati - Movimento dell’acqua nei terreni fratturati APPENDICE 8.1 - PRINCIPI FONDAMENTALI SULLE EQUAZIONI DIFFERENZIALI Introduzione e definizioni - Interpretazione geometrica elementare dell’origine delle equazioni differenziali - Principi per la risoluzione delle equazioni differenziali – Le condizioni all’origine e le condizioni al contorno - Problemi al contorno con valori e funzioni proprie (autovalori e autofunzioni) - Note su alcuni dei metodi di risoluzione diretta di equazioni differenziali di maggior rilievo in idraulica sotterranea - Metodi diretti semplici - Metodi di separazione di variabili - Metodi delle trasformate integrali lineari - Trasformate di Laplace - Trasformate finite di Fourier - Note su alcuni metodi di risoluzione indiretta di equazioni differenziali di maggiore rilievo in idraulica sotterranea - Metodo di sovrapposizione - Metodo delle immagini - Metodo delle funzioni di Green - Metodi numerici e grafici di risoluzione - La funzione delta di Dirac APPENDICE 8.2 - PRINCIPI DI TEORIA VETTORIALE DEI CAMPI Grandezze scalari e vettoriali - Rappresentazione analitica di vettori. Rappresentazione di Hamilton - Operazioni con vettori - Campi scalari e campi vettoriali - Superfici equipotenziali - Funzione potenziale. Campi derivati di potenziale - Operatore nabla. Operatori gradiente, divergenza, rotore e laplaciano - Gli operatori differenziali. Invarianza - Proprietà e significato fisico del gradiente. Linee di campo - Integrale di un vettore lungo una linea e lungo una superficie. Circolazione e flusso - Teoremi di Gauss-Ostrogradski e di Stokes. Proprietà e significato della divergenza e del rotore - Tubi di flusso - Traiettorie e linee di corrente - Espressione degli operatori grad, div, rot e nabla2 in coordinate cilindriche e sferiche APPENDICE 8.3 - FUNZIONI DI VARIABILE COMPLESSA E METODI DELLA TEORIA DELLE FUNZIONI Sintesi delle proprietà dei numeri complessi - Numeri complessi coniugati e funzioni armoniche coniugate - La trasformazione conforme - Forme semplici di trasformazione conforme - Trasformazione nella odografa di velocità - Le funzioni di Zhukovsky - La trasformazione di Schwarz-Christoffel SEZIONE 9 - IDRAULICA DELLE CAPTAZIONI DI ACQUE SOTTERRANEE Simboli - Obiettivi del tema - Introduzione generale 1 - CONCETTI FONDAMENTALI DELL’IDRAULICA DELLE CAPTAZIONI DI ACQUE SOTTERRANEE Introduzione - Ricapitolazione dei concetti fondamentali - Ricapitolazione dei parametri fondamentali dell’idraulica sotterranea - Captazioni di acqua sotterranea. Cono di depressione - Grandezze di uso frequente nello studio di una captazione. Captazioni complete e incomplete - Concetto di regime permanente e regime non permanente - Effetti dell’anisotropia ed eterogeneità degli acquiferi reali - Concetto di portata specifica ed efficienza di un pozzo - Campi pozzi - Effetti dei limiti degli acquiferi - Prove di pompaggio e punti di osservazione - Formule di base 2 - FORMULE ELEMENTARI DI IDRAULICA IN POZZI COMPLETI A PORTATA COSTANTE Introduzione e ipotesi di base - Pozzo in un acquifero confinato. Regime stazionario - Pozzo al centro di un’isola circolare e in un acquifero infinito - Casi in cui il livello è variabile nel contorno - Pozzo eccentrico in un’isola circolare - Pozzo in un acquifero confinato. Regime non permanente - Pozzo in un acquifero semiconfinato. Regime stazionario - Pozzo in un acquifero semiconfinato. Regime non permanente - Pozzo in un acquifero libero senza ricarica. Regime permanente - Formulazione generale - Formule per il calcolo dell’altezza della superficie di filtrazione - Correzione di Jacob - Pozzo in un acquifero libero senza ricarica. Regime non stazionario - Pozzo in un acquifero libero ricaricato uniformemente. Regime stazionario - Pozzo in un acquifero semilibero. Regime stazionario 3 - ASPETTI PRATICI DELLA TEORIA GENERALE DELL’IDRAULICA DI POZZI COMPLETI CON PORTATA COSTANTE E A REGIME STAZIONARIO Introduzione - Pozzo in un acquifero confinato a regime permanente - Calcolo degli abbassamenti - Calcolo delle portate e della portata specifica - Influenza del raggio del pozzo sulla portata ottenuta - Stima della portata specifica partendo dalla trasmissività dell’acquifero - Profilo degli abbassamenti - Analisi dei dati di prove di pompaggio - Pozzo in un acquifero seminconfinato a regime permanente - Calcolo degli abbassamenti - Calcolo delle portate e della portata specifica - Profilo degli abbassamenti - Analisi dei dati di pompaggio. Metodo di coincidenza delle curve - Pozzi in acquiferi liberi a regime permanente - Calcolo degli abbassamenti - Calcolo delle portate e della portata specifica - Profilo degli abbassamenti della superficie libera - Analisi dei dati di prove di pompaggio 4 - ASPETTI PRATICI DELLA TEORIA GENERALE DELL’IDRAULICA DI POZZI COMPLETI CON PORTATA COSTANTE E A REGIME STAZIONARIO Introduzione - Pozzo in acquifero confinato a regime non permanente. Metodo di Theis - Calcolo degli abbassamenti - Calcolo delle portate e della portata specifica - Profili degli abbassamenti - Curve di abbassamento-tempo - Analisi delle prove di pompaggio - Pozzo in un acquifero confinato a regime non permanente. Approssimazione logaritmica di Jacob - Calcolo degli abbassamenti - Calcolo delle portate e della portata specifica - Profili degli abbassamenti - Curve di abbassamento-tempo - Analisi delle prove di pompaggio - Applicazione del metodo di Theis e della approssimazione logaritmica di Jacob - Abbassamento medio in un periodo di tempo - Altri metodi di valutazione delle portate specifiche e prove di pompaggio - Pozzo in un acquifero semiconfinato a regime non permanente - Metodo della coincidenza di Walton-Hantush - Metodi logaritmici - Pozzo in un acquifero libero a regime non permanente 5 - SOVRAPPOSIZIONE DEGLI EFFETTI E DELLE INTERFERENZE IN POZZI COMPLETI La legge di sovrapposizione - Calcolo degli abbassamenti - In un qualsiasi punto - Nei pozzi di pompaggio - Abbassamenti in aree a pompaggio uniforme - Sovrapposizione degli effetti in acquiferi liberi - Calcolo delle portate, noti gli abbassamenti in un campo di pompaggio - Considerazioni riguardo alla distanza ottimale tra pozzi - Coppie di pozzi di pompaggio di uguale portata - Pozzo di ricarica e pozzo di pompaggio di uguale portata 6 - RISALITA DEL LIVELLO DI UN POZZO AL TERMINE DEI POMPAGGI Introduzione e formulazione generale - Calcolo delle caratteristiche di una falda in pressione sulla base dei dati relativi al recupero - Recupero in falde semiconfinate o libere - Evoluzione dei livelli nell’area di pompaggio - Anomalie nel recupero 7 - POZZI IN ACQUIFERI LIMITATI. TEORIA DELLE IMMAGINI Introduzione - Principio fisico della teoria delle immagini - Falda con limite rettilineo impermeabile - Falda con limite rettilineo di ricarica - Pozzo in prossimità di un fiume - Calcolo delle portate e degli abbassamenti - Curve di abbassamento-tempo e profili di abbassamento - Prove di pompaggio - Pozzo in prossimità di uno strato impermeabile - Calcolo delle portate e degli abbassamenti - Curve abbassamento-tempo e profili di abbassamento - Prove di pompaggio - Presenza di barriere in caso di falda semiconfinata - Presenza di più di una barriera - Barriere reali - Distanza dai limiti per falde in pressione - Un limite unico - Presenza di più di una barriera - Localizzazione del pozzo immagine - Linee di ricarica di lunghezza infinita e seminfinita - Volume di acqua sottratta a un fiume per ricarica indotta - Influenza dei limiti nelle prove di recupero - Limite di ricarica - Limite impermeabile - Pozzo al centro di un recinto circolare con limiti impermeabili 8 - EFFETTO DEI DRENAGGI DIFFERITI E PROBLEMI ASSOCIATI AGLI ACQUIFERI LIBERi Introduzione - Effetti del drenaggio ritardato in falde libere – Effetto dell’abbassamento della superficie freatica - Tendenze moderne rispetto al drenaggio ritardato 9 - POZZI INCOMPLETI Introduzione - Pozzi incompleti a regime permanente - Abbassamento nel pozzo - Calcolo della portata - Abbassamenti nei piezometri - Effetto della stratificazione in pozzi incompleti - Pozzi assimilabili a un’area di drenaggio puntuale - Pozzi incompleti in regime non permanente - Formulazione generale - Abbassamento nel pozzo e portata estratta - Abbassamento nei punti di osservazione - Note sugli effetti dei pozzi incompleti sulle curve abbassamento-tempo - Validazione delle prove di pompaggio con pozzi incompleti - Regime permanente. Profili di abbassamento-distanza - Regime variabile. Curve abbassamento-tempo - Recupero nei pozzi incompleti 10 - ACQUIFERI SEMICONFINATI. CASI COMPLESSI Considerazioni generali - Pozzo in falda semiconfinata tra due acquitardi a regime permanente - Pozzo in falda semiconfinata al di sotto di due falde a regime permanente - Sistema di due falde separate da un acquitardo, con un pozzo che ne penetra una. Regime variabile - Falda tra uno strato impermeabile e un acquitardo a sua volta limitato da un altro strato impermeabile. Regime variabile - Effetti sui livelli di falde separate da quella sottoposta a pompaggio 11 - POZZI IN ACQUIFERI REALI Introduzione - Pozzi in falde anisotrope - Anisotropia in un piano verticale - Anisotropia su un piano orizzontale - Pozzi in falde stratificate - Regime permanente - Regime variabile - Falde eterogenee - Effetti dell’esistenza di eterogeneità nei livelli semiconfinanti - Falde di spessore variabile - Pozzo in una falda inclinata con superficie piezometrica orizzontale - Effetti delle variazioni delle proprietà della falda in prossimità del pozzo - Falde in pressione che divengono libere - Variazione delle proprietà del mezzo permeabile 12 - POZZI IN ACQUIFERI CON FLUSSO NATURALE Introduzione - Falde in pressione in regime permanente - Falde in pressione di spessore costante in regime variabile - Falda libera in regime permanente - Regime non permanente - Pozzo di ricarica e pozzo di pompaggio in una falda con flusso naturale 13 - POMPAGGI IN POZZI DI GRANDE DIAMETRO Considerazioni generali - Pompaggio in un pozzo di gran diametro posto all’interno di un materiale a permeabilità molto bassa - Pompaggio in un pozzo di grande diametro costruito in un materiale permeabile - Influenza sul recupero 14 - POZZI A PORTATA VARIABILE E DISCONTINUA Introduzione - Pompaggi a portata variabile. Calcolo degli abbassamenti - Applicazione a prove di pompaggio in falde in pressione - Portata variabile a causa dell’abbassamento di livello nel pozzo - Prove di recupero in pozzi sottoposti a pompaggio a portata variabile - Estrazione o introduzione istantanea di acqua in un pozzo - Pompaggi intermittenti. Pompaggi ciclici - Pozzi con pompaggio ad abbassamento costante. Pozzi sorgivi 15 - POZZI REALI. EFFICIENZA DI UN POZZO E CURVE CARATTERISTICHE Introduzione - Origine dell’abbassamento osservato nei pozzi di pompaggio - Analisi dell’abbassamento nei pozzi - Formula di base - Realizzazione delle prove - Valutazione dei risultati - Discussione dell’equazione di abbassamento - Efficienza di un pozzo - Curve caratteristiche - Curve caratteristiche in assenza di perdite nel pozzo - Curve caratteristiche in pozzi reali - Anomalie nelle curve caratteristiche - Grafici abbassamenti specifici-tempo - Effetto del riempimento nei pozzi 16 - CAPTAZIONI DI ACQUE ORIZZONTALI. DRENI, GALLERIE. REGIME STAZIONARIO Introduzione - Linee di drenaggio totalmente penentranti di gran lunghezza, con estrazione di portata costante a regime stazionario - Acquifero in pressione e regime stazionario - Acquifero libero - Acquifero semiconfinato - Regime stazionario con ricarica uniforme. Acquifero tra due fiumi - Presenza di limiti nell’acquifero - Linee di drenaggio parzialmente penentranti e di grande lunghezza, con estrazione di una portata costante a regime stazionario - Dreno orizzontale di grande lunghezza e piccolo diametro - Dreni in acquiferi con flusso naturale - Linee di drenaggio totalmente penetranti di lunghezza finita 17 - CAPTAZIONI DI ACQUE ORIZZONTALI IN REGIME NON PERMANENTE Introduzione - Linee di drenaggio di grande lunghezza con estrazione di una portata costante e in regime non stazionario - Linee di drenaggio di gran lunghezza ad abbassamento costante - Regime dinamico dell’acqua sotterranea tra due fossi paralleli - Problemi relativi alle falde libere - Fluttuazioni periodiche di livello in linee di drenaggio di grande lunghezza - Portate e regime di base di fiumi e sorgenti 18 - CAPTAZIONI CON DRENI RADIALI E LINEE DI POZZI PUNTUALI Introduzione - Portate e abbassamenti in un sistema di pozzi radiali a regime stazionario - Pozzi a dreni radiali - Pozzi in linea 19 - INTRODUZIONE ALL’IDRAULICA DELLE CAPTAZIONI IN MEZZI FESSURATI E ANALISI STATISTICA DEI DATI DELLE PORTATE DEI POZZI Introduzione - Relazione tra l’acquifero fessurato e il pozzo - Produttività dei pozzi in rocce fessurate - Validità delle prove di pompaggio in pozzi in rocce fessurate - Effetti di capacità nelle fratture grandi - Effetti idraulici dello sviluppo per acidificazione in terreni calcarei - Analisi statistica dei dati delle portate dei pozzi - Profondità ottima dei pozzi in rocce fessurate e variazione della permeabilità in profondità 20 - PREPARAZIONE ED ESECUZIONE DELLE PROVE DI PORTATA Introduzione - Tipi di prove di pompaggio e di capacità dei pozzi - Selezione del posto della prova di pompaggio - Conoscenza geologica dell’area interessata dal pompaggio - Caratteristiche del pozzo di pompaggio - Piezometri e pozzi d’osservazione - Scelta degli strumenti e della portata di pompaggio - Misura e aggiustamenti della portata di pompaggio - Versamento dell’acqua estratta - Misurazione dei livelli piezometrici - Durata delle prove - Pianificazione del pompaggio e delle misurazioni - Rapporti di pompaggio - Osservazioni precedenti - Considerazioni generali 21 - VALUTAZIONE DELLE PROVE DI PORTATA IN POZZI A PORTATA COSTANTE Introduzione - Correzione dei dati di cadute - Correzioni da influenze esterne - Correzioni da influenze interne - Variazioni nell’acquifero in grado di produrre anomalie nelle prove di pompaggio - Affidabilità dei valori delle cadute - Rappresentazione grafica dei risultati - Valutazione delle prove di pompaggio - Principi generali - Valutazione dei dati a regime stazionario - Valutazione delle cadute ottenute in un punto d’osservazione (regime non stazionario) - Valutazione delle cadute in funzione del tempo e della distanza - Valutazione delle prove di recupero - Commenti sulla valutazione dei dati di cadute misurate nel pozzo di pompaggio - Commenti sulla misurazione nei punti d’osservazione in acquiferi sovrapposti e nell’acquifero stesso - Riproduzione delle prove di pompaggio - Analisi delle prove di pompaggio con calcolatrici APPENDICE 9.1 - SEMPLICI FUNZIONI MATEMATICHE DI USO FREQUENTE NELL’IDRAULICA DELLE CAPTAZIONI IDRICHE Introduzione - Funzioni d’errore - Funzioni di Bessel - Funzione di pozzo per acquifero confinato - Funzione di pozzo per acquiferi semiconfinati - Funzione Gamma - Funzione M APPENDICE 9.2 - TAVOLE DELLE FUNZIONI DI USO PIÙ FREQUENTE NELL’IDRAULICA DELLE CAPTAZIONI APPENDICE 9.3 - METODI SPECIALI DI ANALISI DEI DATI DERIVANTI DALLE PROVE DI PORTATA IN POZZI COMPLETI Metodo della tangente o di Chow - Calcolo della trasmissione conoscendo la portata specifica o la caduta in un momento dato di un pompaggio a portata costante (metodo di Ogden) - Metodo del coefficiente - Metodo semilogaritmico d’analisi di prove di pompaggio in acquiferi semiconfinati in regime permanente (metodo di Hantush) - Metodo di sovrapposizione per l’analisi di prove di pompaggio in acquiferi semiconfinati in regime non permanente (metodo di Hantush) APPENDICE 9.4 - DIMOSTRAZIONE DELLA VALIDITÀ DELLA FORMULA DI DEPUIT PER IL CALCOLO DELLE PORTATE APPENDICE 9.5 - METODI GRAFICI DI ANALISI DEI DATI DELLE PROVE DI PORTATA A GRADINI APPENDICE 9.6 - DETERMINAZIONE DELLA PERMEABILITÀ MEDIANTE PROVE IN SONDAGGI DI PICCOLO DIAMETRO E PROVE NEL TERRENO Generalità - Prove Lefranc - Prove Lugeon - Metodi di Gilg-Gavard - Prove dello United States Bureau of Reclamation e altri - Prove varie - Prove di produzione - Commenti sulle prove di permeabilità nei piezometri APPENDICE 9.7 - DETERMINAZIONE DELLA POROSITÀ DURANTE UNA PROVA DI PORTATA APPENDICE 9.8 - CONSIDERAZIONI SULLE RISPOSTE DEI PIEZOMETRI APPENDICE 9.9 - SISTEMI DI MISURAZIONE DEL LIVELLO PIEZOMETRICO NEI SONDAGGI E NELLE CAPTAZIONI DI ACQUA Introduzione - Casi che si possono presentare - Sistema di misurazione - Sistemi manuali elettrici - Sistemi manuali acustici - Sistemi manuali monometrici di pressione (linea d’aria) - Sistemi manuali con galleggiante o a perdita di tensione - Altri sistemi manuali - Sistemi automatici non scriventi o limnimetri - Sistemi automatici scriventi o limnigrafi SEZIONE 10 - IDROGEOCHIMICA Simboli – Abbreviazioni - Introduzione generale - Breve cenno storico 1 - APPORTO DI SALI E FENOMENI MODIFICATORI Introduzione - Sali solubili che possono essere apportati dai diversi tipi di rocce - Rocce ignee e attacco dei silicati - Rocce metamorfiche - Rocce sedimentarie - Origine e proprietà geochimiche delle sostanze disciolte nelle acque sotterranee – Anioni – Cationi - Gas disciolti - I fenomeni modificatori - Riduzione di solfati e di ferro - Interscambio ionico - Fenomeni di ossidoriduzione - Concentrazioni e precipitazioni - Effetto combinato dei fenomeni modificatori - Idrogeochimica in rocce carbonate - Effetti dei fenomeni chimici sulla permeabilità 2 - EVOLUZIONE GEOCHIMICA DELLE ACQUE NEGLI ACQUIFERI Introduzione - L’acquisizione di sali durante l’infiltrazione - Concentrazione dell’acqua piovana - Incremento di salinità - L’acqua freatica nelle zone di irrigazione - Il movimento dell’acqua sotterranea e la sua composizione chimica - Evoluzione della composizione chimica di una acqua a circolazione regionale - Azione dei fenomeni modificatori in zone costiere - Importanza di alcuni rapporti tra ioni disciolti. Indici idrogeochimici - Relazioni tra geologia, litologia e composizione delle acque sotterranee - Relazioni tra litologia e composizione delle acque sotterranee - Relazioni tra geologia, geomorfologia e composizione delle acque sotterranee. Tempo di permanenza - Variazioni laterali e verticali della composizione chimica dell’acqua. Stratificazione idrochimica - Studio in laboratorio delle relazioni roccia-acqua - Interesse e significato degli elementi minori e degli elementi traccia - Variazioni temporali nella composizione dell’acqua sotterranea - Classificazione delle acque sotterranee in base all’origine e al tempo di contatto con l’acquifero. Origine delle salamoie naturali - Determinazione dei parametri idrogeologici a partire dai dati chimici - Note generali - Determinazione dell’infiltrazione per bilancio dei cloruri - Separazione della componente sotterranea - nell’analisi di ideogrammi - Determinazione della portata di sorgenti saline sommerse - Studio di miscele di acque - Bilanci chimici 3 - TECNICHE DI STUDIO Introduzione - Rappresentazione grafica delle caratteristiche chimiche e utilità della rappresentazione - Diagrammi idrochimici - Diagrammi a colonna. Diagrammi di Collins - Diagrammi triangolari. Diagramma di Piper - Diagrammi circolari - Diagrammi a poligoni e diagrammi radianti. Diagramma di Stiff modificato - Diagrammi a colonne verticali. Diagramma a colonne verticali con scale o logaritmiche di Schoeller-Berkaloff - Diagrammi bidimensionali di dispersione - Diagrammi di frequenze - Analisi chimiche rappresentate in funzione di variabili non chimiche - Ideogrammi - Curve di rapporto tra qualità chimica e altre variabili ideologiche - Profili geochimica - Carte idrogeochimiche - Utilizzo dei diagrammi e dei grafici - Classificazione delle acque - Oggetto - Classificazioni semplici - Classificazioni geochimiche - Classificazione tramite diagrammi e carte 4 - TEMPERATURA DELL’ACQUA. ACQUE MINERALI E ACQUE TERMALI Introduzione - Acque minerali in generale e tipi di acque minerali - Note storiche sulle acque minerali e termominerali - Effetti medicinali - La temperatura delle acque sotterranee - Origine - Fluttuazioni nella temperatura dell’acqua - Apporto di calore interno. Gradiente geotermico - Rapporto tra il gradiente geotermico e la temperatura dell’acqua sotterranea - Aree geotermiche e sistemi geotermici e idrotermali - Geochimica delle aree geotermiche e idrotermali - Indicatori geochimici della temperatura profonda - Formazioni associate alle acque minerali e termominerali - Composizione delle acque minerali e origine dei sali disciolti APPENDICE 10.1 - DATI GEOCHIMICI Composizione delle rocce della crosta terrestre - Composizione dell’acqua del mare - L’acqua piovana - Apporto di sali attraverso il pulviscolo atmosferico - I cicli geochimici APPENDICE 10.2 - FLUSSO TERMICO NEGLI ACQUIFERI Impostazione dell’equazione della continuità in un mezzo permeabile con acqua in movimento e soggetta al gradiente geotermico - Acquifero orizzontale con flusso costante e temperatura uniforme nella sua sezione e a regime permanente - Acquifero inclinato con flusso costante, temperatura uniforme nella sua sezione e a regime permanente APPENDICE 10.3 - ENERGIA GEOTERMICA Prospezione ed esplorazione di sistemi geotermici - Produzione di energia geotermica - Situazione attuale e costi - Aspetti tecnici - Sistemi di produzione di energia - Altri usi dell’energia geotermica - Ottenimento di prodotti chimici SEZIONE 11 - RAPPORTO TRA LE ACQUE SUPERFICIALI E LE ACQUE SOTTERRANEE Simboli 1 - Le sorgenti - Introduzione - Tipologia delle sorgenti - Criteri impiegati per eseguire le suddivisioni - Tipologia rappresentativa delle sorgenti - Cause della fluttuazione della portata delle sorgenti - Espressioni matematiche della portata di discarica di un acquifero a regime indisturbato - Generalità - Acquifero libero con drenaggio a livello variabile - Acquifero confinato o acquifero libero di spessore considerevole e con drenaggio costante - Rapporto tra il volume d’acqua di un acquifero e la sua portata di scarico - Idrogrammi composti corrispondenti al drenaggio congiunto di vari acquiferi - Espressioni matematiche della portata di un acquifero in regime non stazionario - Equazione generale - Applicazione a un acquifero libero con simmetria parallela 2 - RAPPORTI FRA DEFLUSSO SUPERFICIALE E SOTTERRANEO Introduzione - Premessa - Definizioni e concetti basilari - Tipi di collegamento idrici tra i fiumi e gli acquiferi interni a uno stesso bacino - Influenza delle caratteristiche geologiche del bacino nel regime di un fiume - L’immagazzinamento dell’acqua nelle aree di golena - Stima dell’apporto sotterraneo nel deflusso totale di una tormenta - Metodi basati sulla scomposizione dello idrogramma - Metodi basati sullo studio della composizione chimica delle acque - Relazione tra flusso sotterraneo e livelli piezometrici del bacino - Metodi di stima del deflusso sotterraneo annuale - Separazione dei componenti nell’idrogramma - Analisi della durata delle portate - Metodi geo-idro-meteorologici - Interesse pratico della determinazione del deflusso sotterraneo 3 - MODIFICHE INTRODOTTE DALLA MANO DELL’UOMO NEI RAPPORTI ACQUE SUPERFICIALI – ACQUE SOTTERRANEE Introduzione - Influenza delle opere idriche sul regime delle acque sotterranee - Modifiche dovute a cambiamenti nel regime delle portate del fiume - Modifiche dovute a cambiamenti nel livello di fiumi e laghi - Influenza dei pompaggi o delle ricariche nel regime dei fiumi e delle sorgenti - Considerazioni generali - Variazione della portata del fiume dovuta alla ricarica o scarico indotto con dei pozzi nei sistemi acquifero-corso d’acqua - Variazioni della portata di una sorgente a opera dei pompaggi - Problemi dovuti all’eccedenza delle irrigazioni