Falda acquifera

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Raffigurazione della falda artesiana pubblicata nella Nordisk familjebok del 1876.

In idrologia per falda acquifera (o falda idrica, secondo una vecchia definizione; oggi il termine spesso è abbreviato in acquifero) si intende una formazione geologica che contenga una quantità di acqua abbastanza elevata da potere rifornire un pozzo idrico.[1] La parola falda deriva dal termine tedesco falte che vuol dire piega, cioè un deposito idrico tra gli strati (pieghe) del terreno.

Origine[modifica | modifica wikitesto]

Il suolo e le rocce contengono sempre quantità variabili di acqua. Quando l'acqua contenuta nelle porosità, negli interstizi, nelle cavità e nelle fratture geologiche può fornire una quantità utilizzabile di acqua.

In seguito alle precipitazioni meteoriche (pioggia, neve, grandine), le acque, ruscellando sulla superficie del terreno, incontrano fratture, cavità, porosità in genere, nelle quali possono infilarsi e scorrere anche molto in profondità, fino a quando non incontrano uno strato impermeabile, formando depositi di acque sotterranee ferme o in movimento a seconda della permeabilità e giacitura degli strati del terreno e della conformazione geometrica degli strati impermeabili confinanti la falda stessa.

Classificazione degli acquiferi[modifica | modifica wikitesto]

I corpi idrici sotterranei naturali sono suddivisibili in due categorie principali in relazione agli aspetti geomorfologici ma anche e soprattutto al loro comportamento idrodinamico, ognuna con delle proprie caratteristiche geometriche e idrodinamiche definite:

In considerazione dei diversi gradi di permeabilità dei terreni che normalmente costituiscono gli acquiferi, sono sempre possibili situazioni intermedie tra le due categorie.

Falda Freatica[modifica | modifica wikitesto]

Le falde freatiche o libere, sono soggette alla sola pressione atmosferica.

L'acqua non le occupa interamente, ma solo in una parte inferiore, di spessore più o meno rilevante, appoggiandosi alla base di una formazione impermeabile, costituita ad esempio da uno strato argilloso, che viene detta letto della falda.

Sono di norma contenute in formazioni permeabili che si spingono fino alla superficie del suolo, anche se in generale sono falde freatiche anche quelle comprese fra due strati impermeabili ma in cui lo strato permeabile non è occupato interamente dall'acqua.

Superiormente invece i vuoti tra le particelle solide che costituiscono la formazione permeabile sono occupati da aria, in comunicazione con l'atmosfera.

In ogni falda freatica esiste pertanto una superficie nei cui punti l'acqua è alla pressione atmosferica; tale superficie viene chiamata superficie piezometrica o freatica.

La superficie freatica di norma non coincide con la superficie di separazione acqua-aria, infatti nei meati più piccoli l'acqua risale per capillarità portandosi al di sopra della superficie piezometrica formando la cosiddetta frangia capillare.

In funzione delle dimensioni dei meati della formazione permeabile la frangia capillare può variare da pochi decimetri fino anche ad alcuni metri nel caso di terreni molto minuti (es. limi).

Per prelevare acqua da una falda freatica è necessario realizzare un pozzo (freatico) in cui deve essere istallata una pompa.

Falda Artesiana[modifica | modifica wikitesto]

Le falde artesiane, o in pressione, sono caratterizzate dal fatto che l'acqua occupa tutto lo spessore della formazione permeabile, che è racchiusa fra due formazioni impermeabili chiamate:

  • letto della falda la formazioni inferiore;
  • tetto della falda la formazioni superiore.

Nella falda artesiana l'acqua è impressione, pertanto se si dovesse forare il tetto della falda, ad esempio con una trivellazione di un pozzo, il livello dell'acqua si porterebbe ad una quota superiore del tetto stesso, raggiungendo il livello della superficie piezometrica, che al contrario delle falde freatiche, non appartiene alla falda stessa.

Se la superficie piezometrica è superiore a quello del piano campagna, realizzando un pozzo (artesiano) l'acqua può risalire fino in superficie senza alcun ausilio di pompe.

Saturazione dell'acquifero[modifica | modifica wikitesto]

L'acquifero può essere suddiviso in due zone: la zona insatura (o zona di aerazione) e la zona satura.

Nella zona satura, la pressione dell'acqua supera la pressione atmosferica. Ciò significa che, se si buca la terra (p.es. con un pozzo), parte dell'acqua presente potrà essere prelevata sotto forma di acqua libera.

Nella zona insatura, invece, l'acqua è aspirata dal terreno. Essa appare come umidità, ma non come acqua libera.

In entrambe le zone, l'acqua si può comunque muovere nel terreno, per capillarità e con altri meccanismi.

Suddivisione della zona insatura[modifica | modifica wikitesto]

La zona insatura può essere a sua volta suddivisa in tre zone:

  • zona di evapotraspirazione: è la zona che sta a contatto con la superficie; la circolazione dell'acqua è sempre verticale e può essere in due direzioni: sia in ingresso, quindi in alimentazione della falda, sia in uscita per azione combinata dell'evaporazione e della traspirazione, normalmente denominata evapotraspirazione.
    Lo spessore di questa zona è molto variabile a seconda del clima e della vegetazione, normalmente è attorno ai 2 metri. La saturazione in questa zona varia tra un minimo del 75% ed un massimo del 100%.
  • zona di transizione: la zona di transizione si trova al centro della zona insatura; in questa zona le acque circolano solo verso la falda. Qui possiamo trovare acque igroscopiche e vapor d'acqua; la saturazione è intorno al 75%. Questa zona non ha alcun legame idraulico con la zona satura. L'acqua che si trova in questa zona è detta acqua vadosa.
  • frangia capillare: è la zona che sta immediatamente al di sopra della zona satura ed ha con essa un legame stretto, infatti alle oscillazioni della zona satura, il movimento delle acque è verticale e bidirezionale a seconda dei movimenti della falda.

Falda idrica[modifica | modifica wikitesto]

La zona satura è la zona ove troviamo l'acqua potenzialmente libera, cioè quella che potremmo attingere scavando un pozzo. Questa è, come già detto, la falda idrica.

A prescindere dall'ipotesi di un intervento artificiale, l'acqua della falda è veramente libera solo in alcuni casi, non quando si trova in fiumi o laghi sotterranei ma quando in alcune rocce permeabili, tipo spugne, le quali assorbono l'acqua che si infiltra. Normalmente quest'acqua viene mantenuta dentro le porosità dell'acquifero.

L'acqua della falda di solito si muove in senso orizzontale. Si muove anche in senso verticale considerando l'infiltrazione efficace che potrebbe aumentare il contenuto d'acqua facendo risalire la falda. Solo in alcuni casi rimane ferma.

Aspetti geologici[modifica | modifica wikitesto]

Schematicamente gli acquiferi possono essere distinti in acquiferi per fessurazione e acquiferi per porosità.

I primi sono costituiti da tutte quelle rocce compatte che per vari motivi contengono delle fratture che consentono la circolazione delle acque: l'esempio più tipico sono i graniti ed i calcari.
I secondi sono costituiti da rocce e terreni sciolti come ad esempio sabbie, ghiaie, limi, terreni alluvionali in genere.

I calcari possono dare, oltre ad acquiferi per fratturazione, anche acquiferi per carsificazione (grotte, inghiottitoi ecc.).

Casi particolari[modifica | modifica wikitesto]

Esistono numerosi casi particolari che non rientrano in questo schema semplificato, fra i quali:

  • il permafrost: acqua ghiacciata presente nel sottosuolo delle regioni artiche o in alta montagna, risente solo nello strato superiore del ciclo delle stagioni.
  • le acque fossili: falde sotterranee che si sono conservate senza il normale scambio con l'acquifero superficiale, hanno grande importanza soprattutto nei deserti.
  • le acque geotermiche: prodotte dal raffreddamento di vapor acqueo contenuto nel magma e a volte generato, a sua volta, da reazioni chimiche.

Utilizzo della falda[modifica | modifica wikitesto]

La falda acquifera può essere una fonte importantissima di acqua per il consumo della generazione umana (acqua potabile, acqua per irrigazione, acqua industriale ecc.). Uno dei tipi di falda maggiormente utilizzati per questi scopi è la falda freatica.

Opere di captazione[modifica | modifica wikitesto]

  • Bottino di presa: è una copertura della sorgente con alla base una vasca dove l'acqua viene convogliata all'acquedotto grazie alla presa. Possiede anche un foro (scarico di troppo pieno) per il travaso di acqua. Per prosciugare la vasca si apre una apposita saracinesca.
  • Trincea drenante: si usa per fronti acquiferi, con il bottino di presa che prende solo parte del fronte. La trincea drenante è uno scavo a cielo aperto della profondità di qualche metro.
  • Drenaggio addossato: è un caso particolare delle trincee drenanti. Si crea un drenaggio esterno, lo si incanala in una tubazione e si porta l'acqua nella vasca di raccolta.
  • Galleria drenante: scavo sotterraneo a quota più bassa della sorgente che serve ad intercettare le acque. La piezometrica non deve superare la soglia sorgente perché si rischia di essere in presenza di spartiacque sotterraneo, perdendo acqua dalla sorgente.
  • Pozzi: si eseguono quando è impossibile usare altri metodi di captazione. L'inconveniente è il pericolo di sovrasfruttare la falda.

Inquinamento della falda[modifica | modifica wikitesto]

Le sostanze che giungono sul suolo subiscono processi diversi e non tutte arrivano alla falda acquifera. In un certo senso, il suolo soprastante svolge un'azione depuratrice.

L'effetto è però molto diverso a seconda dei seguenti fattori:

  • natura della sostanza chimica
  • composizione chimica e geologia del suolo
  • profondità della falda
  • velocità di scambio tra acque superficiali e profonde
  • velocità di movimento orizzontale della falda
  • temperatura

Il suolo svolge anche un'azione di filtro verso gli organismi viventi. In pratica, solo alcuni microrganismi raggiungono le falde superficiali.

Infine possono esistere fonti di inquinamento sotterranee (per esempio miniere, depositi di rifiuti o scorie ecc.) e alcuni inquinanti possono risalire la falda dal punto in cui questa sbocca all'aperto, soprattutto se ciò avviene in mare.

Una particolare forma di inquinamento può interessare gli acquiferi costieri quando siano sottoposti ad un eccessivo sfruttamento con conseguente richiamo di acque salate marine verso i punti di emungimento (cuneo salino).

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ (EN) Thermopedia, "Aquifer"

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