PRINCIPALI CAMPI DI INTERESSE IN IDROGEOLOGIA

(con alcune indicazioni sulle risorse web)


[ Vulnerabilità degli acquiferi | Monitoraggio degli acquiferi | Idrogeochimica e studio degli isotopi delle acque | Modellazione numerica degli acquiferi |
Prove di tracciamento in acquiferi carsici e porosi | Teoria e pratica delle prove di pompaggio || Tecniche di realizzazione dei pozzi, verticali ed inclinati |]

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Le mie principali attività nel campo dell'idrogeologia sono orientate dalla situazione professionale. Come idrogeologo della maggiore azienda di gestione acquedottistica in Trentino e consulente di altre aziende simili e di enti pubblici sono responsabile di:

Per lo svolgimento di queste attività continuo di conseguenza ad approfondire le mie conoscenze sulle tematiche collegate:

karst springs may 2013


Vulnerabilità degli acquiferi


La definizione della vulnerabilità intrinseca e della vulnerabilità integrata degli acquiferi è una delle basi per la pianificazione territoriale ed uno degli elementi fondamentali di cui tener conto nella perimetrazione delle aree di rispetto. Ormai da diversi anni sono state codificate procedure e metodologie standard di valutazione della vulnerabilità degli acquiferi, e vengono continuamente proposti degli affinamenti per acquiferi in situazioni non standard.
La mia esperienza in questo campo è stata focalizzata su aree di conoide alluvionale e di fondovalle alpino.
In particolare ho partecipato,con contributi tecnici,ad un comitato tecnico istituito dalla Provincia di Trento per la tutela delle risorse idropotabili del conoide del torrente Avisio, a Trento. Nella valle del Sarca (Trentino) ho elaborato una cartografia della vulnerabilità dell'acquifero captato dai pozzi del Comune di Arco. In quest'ultimo lavoro, i risultati dell'applicazione del metodo SINTACS su una suddivisione in griglie del territorio così come proposta dalla letteratura,sono stati resi cartograficamente mediante isolinee, dopo un processo di kriging dei dati. Questa procedura di interpolazione evita di attribuire un valore omogeneo a tutta l'estensione sottesa da ogni singola cella della griglia, consente di distribuire in modo continuo il risultato e di ottenere una rappresentazione grafica più gradevole.
Nel Web le risorse migliori sull'argomento sono costituite dalle pubblicazioni USEPA e USGS, in continuo aggiornamento, e dell'ufficio federale svizzero delle acque e della geologia (UFAEG), che fornisce testi in francese e tedesco.


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Monitoraggio degli acquiferi                                                       


Il monitoraggio degli acquiferi sta diventando sempre più importante nella pratica idrogeologica. In genere viene attivato per brevi periodi (da sei mesi a due anni) per la caratterizzazione degli acquiferi per studi applicativi (grandi opere di ingegneria, valutazione di risorse idriche, pianificazione urbanistica), per indagini ambientali (studi di impatto ambientale, bonifiche di siti inquinati) e, per periodi più lunghi, per il monitoraggio di acquiferi captati per il consumo umano.
La mia esperienza in questo argomento è piuttosto varia.
Ho dato un contributo progettuale (ubicazione e scelte della modalità di acquisizione dei dati) ed esecutivo (progettazione e direzione lavori di 10 piezometri) per la realizzazione del sistema di monitoraggio dell'acquifero captato dai principali campi pozzi della città di Trento, attivo dal gennaio 2003. Ho curato la progettazione, realizzazione ed acquisizione dati (2.5 anni) del sistema di monitoraggio dell'acquifero per la caratterizzazione ambientale della discarica di Trento (24 piezometri). Ho inoltre organizzato e coordinato, nell'ambito di diversi progetti) monitoraggi della durata di un anno idrologico di numerose sorgenti (sino a 72 contemporaneamente) e di torrenti in zone montane del Trentino.
La tecnologia più recente offre la possibilità di monitorare "in continuo" vari parametri, sia in foro che alle captazioni sorgive, con un grande aiuto per la fase interpretativa. La mia esperienza personale mi induce a raccomandare che l'acquisizione dei dati avvenga con frequenze di misura il più possibile ravvicinate: si fa sempre a tempo ad eliminare i dati ridondanti, ma il dettaglio è spesso risolutivo! Misure piezometriche con frequenza oraria ci hanno per esempio permesso di individuare un rapporto con le variazioni idrometriche del fiume Adige determinate dalle operazioni di svaso/invaso dei bacini artificiali che ci sarebbero sfuggite con misure effettuate con frequenza solo giornaliera. Allo stesso modo, le variazioni di temperatura in continuo alle sorgenti, in occasione di piogge concentrate, possono dare indicazioni fondamentali sulle modalità di ricarica delle fonti.
Un argomento di particolare approfondimento per me sono state le tecniche di costruzione dei piezometri (dal materiale delle tubazioni alle modalità di trivellazione al riempimento dell'intercapedine) in funzione dei diversi ambienti e necessità di monitoraggio (acque potabili, siti inquinati da materiali diversi, discariche). Per esempio, in aree di discarica si devono fronteggiare, nella scelta del materiale, problemi legati al cedimento del suolo, al calore sviluppato dalle masse organiche in fermentazione, alle reazioni chimiche aggressive, alla presenza di percolati, ecc. Anche la protezione dei piezometri stessi dai danneggiamenti è stata un'esperienza "costruttiva"!
Le attrezzature per il monitoraggio sono oggi poste in commercio in ogni forma, colore e dimensione. Il Web offre infiniti contatti commerciali, con le descrizioni tecniche dei prodotti.
Per quanto riguarda le strategie, i protocolli e le tecniche di monitoraggio, anche in questo caso i siti governativi statunitensi (EPA, Geological Service, Army Corps of Engineers) mettono a disposizione molto materiale di alta qualità, comprendendo anche testi sulla realizzazione dei piezometri.

piezometer

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Idrogeochimica e studio degli isotopi nelle acque


Lo studio del chimismo delle acque e delle relazioni acqua/roccia, includendo anche lo studio isotopico,consente di risolvere numerosi quesiti in merito alla provenienza ed alle modalità di circolazione delle acque, in particolar modo in àmbito montano. Inoltre la disponibilità di dati chimici è uno strumento di controllo preziosissimo nella preparazione di modelli concettuali e nella validazione di modelli numerici. I costi delle analisi chimiche, anche degli elementi in traccia, sono oggi relativamente bassi,a fronte dell'ausilio che viene fornito dalla loro interpretazione.
Si può dire che al giorno d'oggi uno studio idrogeologico privo di questo tipo di dati non si può considerare completo.
Ho condotto studi idrogeochimici nelle aree montane del Trentino e collaborato ad altri effettuati in Basilicata, Friuli, Repubblica Ceca.
L'argomento è vastissimo, e l'esplorazione delle risorse Web in materia non finisce mai. Dal canto mio ho trovato utile accedere, tramite i motori di ricerca, alle "course notes" o "lectures" in idrogeochimica di diverse università statunitensi e canadesi (purtroppo stanno cominciando a riservare, con password, l'accesso a questo materiale solo ai loro studenti). Si trova materiale didattico di ottima qualità. Nei siti USGS si trova, in formato PDF, tutto il classico testo di Hem sulla chimica delle acque, e molto altro. Per gli isotopi, i siti IAEA (europei, finalmente) offrono abbondante ed ottimo materiale di studio, così come le università nordamericane.

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Modellazione numerica degli acquiferi                                                                   


La modellazione numerica degli acquiferi è finalmente divenuta per legge [(Linee guida per la tutela della qualita' delle acque destinate al consumo umano e criteri generali per l'individuazione delle aree di salvaguardia delle risorse idriche di cui all'art. 21 del decreto legislativo 11 maggio 1999, n. 152. (GU n. 304 del 30-12-2002] parte integrante della metodologia di perimetrazione delle aree di rispetto delle acque sotterranee, essendo necessaria per l'applicazione del metodo temporale o "delle isocrone".
Oltre a questo, è utile nella simulazione della gestione dei campi pozzi, e fondamentale per lo studio dei flussi dei contaminanti.
Il modello numerico cui faccio personalmente riferimento nelle mie applicazioni è tridimensionale, alle differenze finite (MODFLOW), con la tecnica del backward particle tracking.
Utilizzo di solito una delle versioni commerciali di MODFLOW (Visual Modflow), ma ho provato anche ad applicare versioni meno sofisticate (dal punto di vista della resa grafica e della praticità operativa, non della funzionalità numerica), come PMWIN. In genere a titolo di confronto dei risultati ottenuti trovo utile anche applicare anche le modellazioni non-3D agli elementi finiti, come l'ottimo WhaEM 2003.
Per i casi più semplici non disdegno (piccola trasgressione ai 10 comandamenti), l'applicazione di modelli bidimensionali e codici software semplici. Che oltretutto si trovano come freeware nel Web.
Per la modellazione numerica alle differenze finite, il sito Web di riferimento è quello del USGS dedicato a MODFLOW. Anche altri siti statunitensi sono molto completi.
Mi sento di raccomandare ai cultori della materia lo studio attento di due testi fondamentali:
Anderson & Woessner (ed. 2001) - Applied Ground Water Modeling : simulation of flow and advective transport, Academic Press.
Zheng & Bennet (2002) - Applied Contaminant Transport Modeling, Wiley Interscience.
Il secondo dei due testi ha dei capitoli che possono essere considerati un utile approfondimento del primo.

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Prove di tracciamento in acquiferi carsici e porosi


Ho progettato e preso parte a numerose prove di tracciamento, in genere per la definizione di aree di protezione sorgive in aree montane. I traccianti usati sono quelli soliti: fluoresceina, tinopal, naftionato di sodio. In un paio di casi particolari ho avuto modo di provare con il cloruro di litio. L'argomento di per sè non richiede grande approfondimento teorico; di contro esige molta consuetudine pratica, per tutte le fasi di una prova: immissione, campionamento, analitica, interpretazione.
Il materiale migliore sul Web l'ho trovato al sito del sopra citato UFAEG.


tracer test

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Teoria e pratica delle prove di pompaggio


Le prove di pompaggio sono lo strumento principe per acquisire dati idrogeologici significativi e rappresentativi su un acquifero. Consentono di conoscere le condizioni e la funzionalità di un pozzo, di avere informazioni sulle condizioni al contorno di un acquifero (limiti di alimentazione o impermeabili) e sulla sua natura. Permettono di disporre dei parametri fondamentali richiesti per le attività di modellazione numerica e simulazione.
Sin dal periodo della tesi di laurea ho organizzato, condotto ed interpretato decine di prove di pompaggio, sia step tests su pozzo singolo che prove di acquifero con impianti sino a 10 piezometri intorno al pozzo in pompaggio. Questo per attività che vanno dalla realizzazione di pozzi per acqua ad applicazioni ingegneristiche, alla caratterizzazione degli acquiferi, alla realizzazione di barriere idrauliche.
Per queste attività cerco di tenermi sempre aggiornato sulla parte teorica (per la quale ho accumulato una documentazione piuttosto vasta sull'idraulica dei pozzi e sulle metodologie di interpretazione delle prove) e su quanto offre il mercato come software interpretativo e strumenti per l'acquisizione dei dati in campagna.
Non ho mai lesinato, e sono contento di averlo fatto, sulla durata delle prove, anche se questo innalza non poco i costi. Ho visto colleghi prendere solenni cantonate o essere costretti a ripetere le prove, per aver tenuto tempi di prova troppo ridotti.
In rete, oltre ai siti commerciali di software, non si trova molto: però si trova, finalmente come PDF, e gratis, il mitico e fondamentale testo di Kruseman e De Ridder sull'interpretazione delle prove. Inoltre il testo PDF di Ferris et al. nei siti USGS, e procedure operative per le prove nei siti EPA.


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Tecniche di realizzazione di pozzi per acqua, verticali ed inclinati


Ho acquisito una vasta esperienza progettuale ed operativa nella progettazione e realizzazione di pozzi per acqua, utilizzando tutte le principali tecniche di perforazione. L'attività nel campo dei servizi acquedottistici mi ha spinto ad approfondire particolarmente le tematiche sulla scelta dei materiali delle tubazioni (w l'inox!) e sugli accorgimenti per evitare qualsiasi possibile contaminazione della falda, soprattutto in fase di perforazione. Chi durante i sondaggi ha visto guasti alle parti oleodinamiche della trivella sa cosa si può temere.
Ho al mio attivo la direzione lavori di decine di pozzi, eseguiti nelle più diverse condizioni geologiche, e con diametri e profondità svariati. Trovandomi ad operare in ambiente montano, negli ultimi anni ho iniziato a privilegiare, per la captazione di falde in versante (ma anche di acque carsiche di fondo), l'esecuzione di drenaggi suborizzontali o a bassa inclinazione, che essendo raramente realizzati per scopi acquedottistici, hanno rappresentato una interessante sfida tecnica.
Nel Web si trova più materiale sulla tecnica dei pozzi petroliferi che dei pozzi per acqua, anche se le due tecnologie sono simili.


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