Idrogeologia e gestione delle risorse idropotabili
Ancona, 18-19 ottobre 2012
Ordine dei Geologi delle Marche
Settimana del Pianeta Terra
Orientamento e stato dell’arte della
Idrogeologia Applicata in Italia
Marco Petitta
Dipartimento di Scienze della Terra– Università degli Studi di Roma "La Sapienza", Italy
Presidente della Sezione Italiana della Associazione Italiana Idrogeologi (IAH)
M. Petitta
Orientamento e stato dell’arte della Idrogeologia Applicata in Italia
Problematiche in esame da parte dell’Unione Europea
• Dopo l'emanazione della direttiva Groundwater, sono stati realizzati i RBMP
(piani di bacino e bilanci idrici) per censire i corpi idrici sotterranei,
caratterizzarli e monitorarli, con l'obiettivo di definire lo stato ecologicoambientale entro il 2015
• Meno del 50% dei corpi idrici raggiungono lo status "buono" e almeno il 30%
sono in situazioni di scarsità idrica, con tendenza all'aumento. Vista la
situazione, si è posposta la scadenza e si sono evidenziate le carenze e le
problematiche più urgenti
• Blueprint to Safeguard Europe's Water Resources rappresentano il passaggio
intermedio (novembre 2012) in cui verranno indicati le azioni e gli strumenti
normativi (e tecnici) per raggiungere gli obiettivi
• http://waterblueprint2012.eu
• È necessario valutare le priorità, quali maggiore integrazione tra le diverse
direttive (acqua, agricoltura, energia, inquinamento) e temi emergenti come il
water reuse, la salvaguardia delle aree umide (GDE), i contaminanti emergenti,
gli effetti del climate change, l'integrazione tra acque superficiali e sotterranee
M. Petitta
Orientamento e stato dell’arte della Idrogeologia Applicata in Italia
Dal modello concettuale alle problematiche emergenti
• Il ruolo dell'idrogeologo e' quello di determinare ed esaminare il
modello concettuale, cioè una sintesi dei dati disponibili esposta in
modo tale da consentire l'adozione di provvedimenti, la realizzazione
di opere e interventi sul territorio, atti a rendere possibile o mitigare
la pressione antropica sulle risorse idriche sotterranee.
• gli strumenti noti sono il rilevamento, la caratterizzazione, il
monitoraggio, integrati con altre discipline e in collaborazione con
altre figure tecniche (in particolare per la valutazione della pressione
sull'ambiente, come ad esempio tramite gli e-flow)
• Dal modello concettuale e' ormai prassi che si passi a modelli
matematici previsionali, con le relative potenzialità e limiti
• Un approccio moderno richiede l'utilizzo di strumenti integrativi, tra
cui si annoverano, ad esempio, le tecniche di indagine multilivello, lo
studio dell'idrodinamica in foro (geofisica), l'utilizzo di analisi
isotopica su diversi composti (CSIA), ed altri ancora
M. Petitta
Orientamento e stato dell’arte della Idrogeologia Applicata in Italia
Importanza e limiti dei modelli numerici di simulazione
 La modellistica idrogeologica, sempre più utilizzata
negli ultimi 30 anni, ha lo scopo di:
 verificare le ipotesi di circolazione idrica sotterranea
elaborate utilizzando i dati di terreno;
 validare le elaborazioni quantitative (bilancio
idrologico)
 prevedere l’evoluzione futura del sistema
idrogeologico in esame in base a variazioni indotte da
cause naturali (periodi siccitosi) o antropiche
(emungimenti, barrieramenti)
M. Petitta
Orientamento e stato dell’arte della Idrogeologia Applicata in Italia
GDE: Groundwater dependent ecosystems
country/continental scale - biogeographical level - unit of different climates - stygoregion
regional scale - aquifer type - gw landscape
local scale - habitat level
alluvial
aquifer
HZ
GWMW
karstic
aquifer
Sono sistemi dove il rapporto tra componente biotica e abiotica (idrogeologica) è
influenzato reciprocamente e lo stato di salute del corpo idrico (superficiale o sotterraneo) è
in relazione allo stress causato da variazioni naturali o antropicamente indotte
M. Petitta
Orientamento e stato dell’arte della Idrogeologia Applicata in Italia
M. Petitta
Orientamento e stato dell’arte della Idrogeologia Applicata in Italia
Contributo delle analisi isotopiche CSIA
In collaborazione con il prof. Ramon Aravena
della Waterloo University (Ontario, Canada)
Diversi processi di degradazione
Diversa distanza
dalla sorgente
Prodotti a diverso rapporto isotopico
Identificazione di sorgenti diverse
e di percorsi in condizioni differenti
M. Petitta
Orientamento e stato dell’arte della Idrogeologia Applicata in Italia
Isotopi dell’acqua e altri isotopi: CSIA – Compound Specific Isotope Analysis
-58
30
SN_3
SO_3
-60
25
SM_3
PZ2_12m_3
PZ2_18m_3
-64
SC_3
PA_3
PZ1-3
SH_3
SA_3
SF_3
15
SE_3
-68
SD_3
SG_3
PZ3_6m_3
-70
PZ3_14m_3
SI_3
PZ3_20m_3
-72
-74
SC_2
20
PZ2_7m_3
-66
NO 3- from soil organic-N
PB_3
δ 18 O-NO3
dD ‰ (vs. V-SMOW)
-62
SL_3
+
NH 4
fertilize
-11,2
-10,6
-10,8
-10,2
-10,4
-9,8
-10,0
-9,4
-9,6
-9,0
-9,2
SC_1
SM_3
SD_2
5
SO_3
SN_3
Human/animal w aste
SC_3
SD_3 SH_3
SL_3
3_October 2011
-11,0
ation
rific
Denit
10
PC-3
-76
-11,4
PC_1 SE_2
in
r and ra
0
-8,6
-8,8
-8,4
-5
d18O ‰ (vs. V-SMOW)
1- Dicember 2010
2- June 2011
3- October 2011
10
PZ3_20m_1
-10
-9
9
-6
-3
0
3
6
9
12
δ 15 N-NO
8
PB_1
PZ3_6m_1
PZ3_20m_2
6
PZ3_14m_2
PB_2
5
PC_1
4
PZ3_6m_2
PC_2
3
2
0
2
4
6
8
10
12
14
N-NH4+ (mg/L)
16
18
20
22
24
26
1_ June 2011
2_ October 2011
δ 15 N-NH4+ (‰)
7
3
15
18
21
24
27
30
M. Petitta
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Caratterizzazione 3D: indagini multilivello
M. Petitta
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CAMPIONAMENTO MULTILIVELLO: le tecniche
packer system
sock system
M. Petitta
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CAMPIONAMENTO MULTILIVELLO: applicazione in campo
packer system
sock system
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Campionamento multilivello con packer rimovibile
COMPOSTI ALIFATICI CLORURATI CANCEROGENI TOTALI
SOLFATI
ug/l
0
10
20
30
mg/l
40
50
60
0
5
10
M W-01
M W-02
M W03
15
20
25
1000
1500
2000
2500
3000
3500
0
V al or i l i mi t e (Dl gs 152/ 06)
Profondità (m p.c.)
Profondità (m p.c.)
0
500
5
10
M W-01
M W-02
M W-03
15
20
25
V al or i l i mi t e (Dl gs 152/ 06)
M. Petitta
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FLOWMETER
(Hess, 1986; Molz Et Alii, 1989; Paillet, 1998, 2000)
Indagine locale delle dinamiche di flusso verticale (Paillet, 2004)
 Identificazione di locali falde sovrapposte
 valutazione di scambi in acquiferi porosi multifalda tra livelli
acquiferi separati da setti a bassa permeabilità,
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52 m
18 m
Risultati in acquiferi fratturati
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Risultati in acquiferi porosi multifalda
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CAMPIONAMENTO MULTILIVELLO: risultati
SI3
Multilevel sock samplers
Parametri chimico-fisici
SI3
0
1,1-DCA
2
1,2-DCA
6,50
0
1,1,1-TCA
1,1-DCE
TCE
PCE
VC
7,50
4
4
8
depth (m)
6
8
10
Depth (m)
7,00
pH (SI3)
12
12
16
20
14
24
16
28
18
20
1000
0
22
1 µg/l *
2,8 µg/l
*
26
0
10
20
30
40
50
1 µg/l *
60
3,7 µg/l
*
70
80
90 100
Concentration (µg/L)
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
Electric conductivity (si3); µS/cm
4
110
120
130
140
150
160
170
* Campionamento classico (indagini ARPAM, marzo-aprile 2008)
8
depth (m)
24
12
16
20
FLOWMETER
24
-3
0
2
-2
-1
0
1
2
3
28
SI3
0
10
20
0
6
O% (SI3)
8
4
10
12
8
14
depth (m)
depth (m)
4
16
18
12
16
20
20
22
24
24
26
flow (L/min)
Riporto
Limi argillosi
28
Ghiaie
Limi sabbiosi e sabbie argillose
Argille plio-pleistocenic
30
M. Petitta
Orientamento e stato dell’arte della Idrogeologia Applicata in Italia
Prospettive per il futuro
• Il riconoscimento dei modelli concettuali anche a livello normativo apre alla
possibilità di valorizzare la ricerca e la professionalità idrogeologica
• L'idrogeologia quantitativa classica (bilanci, prove di emungimento,
ricostruzioni piezometriche, valutazioni delle risorse disponibili, chimismo di
base, ecc.) rappresenta il background indispensabile per la redazione di un
modello concettuale "preliminare"
• La complessità del quadro di riferimento e le interazioni con le sfere antropica
e ambientale, richiede un approccio "moderno" e interdisciplinare, in cui i
necessari approfondimenti vengono sviluppati in accordo con altri specialisti
e con l'adozione di tecniche ormai sperimentate e disponibili
• Oltre ai modelli matematici, ormai entrati nell'uso comune, sono oggi a
disposizione strumenti in grado di dettagliare, migliorare e completare modelli
concettuali in modo da renderlo operativi, per rispondere a sfide sempre più
nuove e complesse (questione ambientale, climate change, scarsità idrica,
ecc.)