I N T R O D U Z I O N E “L`acqua è essenziale per la vita umana
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I N T R O D U Z I O N E “L`acqua è essenziale per la vita umana
I N T R O D U Z I O N E “L’acqua è essenziale per la vita umana – per la salute e la sopravvivenza, oltre che per la produzione alimentare e le attività economiche. Eppure al momento stiamo facendo fronte a un’emergenza globale nella quale oltre un miliardo di persone non ha accesso a una disponibilità minima di acqua pulita e oltre due miliardi non dispongono di servizi igienici e impianti fognari adeguati, la causa principale di malattie collegate all’acqua.”… (ONU, 20031). Oggi, il problema dell’accesso all’acqua di buona qualità e la protezione della stessa dall’inquinamento e dal sovrasfruttamento, è diventato impellente e preoccupante, tanto che già si parla “… di una crisi mondiale dell’acqua, all’orizzonte del 201520202.”… “L’ipotesi di una crisi mondiale dell’acqua … significa che più di metà della popolazione mondiale (tra i 3,5 e 4 miliardi di persone su una popolazione mondiale vicina agli 8 miliardi) non avrà accesso all’acqua potabile…”. Molti sostengono che tale crisi sarà dovuta alla povertà e all’insostenibilità dell’attuale modello di sviluppo. Kofi Annan, segretario generale delle Nazioni Unite, in occasione dell’Anno Internazionale dell’Acqua ha esortato così tecnici e politici: “…Uniamo i nostri sforzi, utilizziamo le conoscenze e le tecnologie a nostra disposizione e facciamo del nostro meglio per tutelare le preziose risorse d’acqua dolce del pianeta – la nostra àncora di salvezza per la sopravvivenza e lo sviluppo sostenibile nel XXI secolo”. La scienza e la tecnologia devono, dunque, mettere a disposizione tutte le possibili soluzioni per un’inversione di tendenza. E in prima linea ci solo quelle discipline che trattano dell’acqua, della sua genesi, della sua vita e dei problemi di protezione e di razionale utilizzo della risorsa. In prima linea ci sono quei tecnici e quei ricercatori che devono impegnarsi a convincere i governanti che bisogna preparare coloro che istruiranno gli altri, nei loro Paesi, piuttosto che mandare solo risorse finanziarie che, spesso, scompaiono lungo la strada. Sin dagli albori, le fonti palesi di approvvigionamento idrico sono state un fattore determinante delle scelte insediative o delle vie di migrazione di quegli stessi uomini i quali, incapaci di darsi una risposta circa l’origine delle acque sgorganti perennemente dal sottosuolo, divinizzavano il fatto al quale sapevano legate le loro stesse possibilità di sopravvivenza. Lo stesso quesito e altri, sempre più complessi con l’avanzare delle conoscenze e delle esperienze, furono ben presto l’oggetto delle speculazioni di filosofi e dotti, dai quali vennero risposte via via meno metafisiche e sempre più sorrette da dati di fatto. Ed ecco che compaiono discussioni approfondite sull’origine, sulla dinamica e perfino sul contenuto salino delle acque sotterranee nell’Iliade e nell’Ecclesiaste; negli scritti di Talete, Platone, Aristotele e, via via in Plinio, Lucrezio, Vitruvio, Khubilai Khan e poi, ovviamente, nelle opere di Leonardo da Vinci, Keplero, Cartesio, Kant, Mariotte, sino a Thiem, Darcy, Meinzer, Theis, Bogomolov, Schoeller, Castany, Todd, Fetter... 1 ONU, Anno dell’Acqua 2003 - DPI/2293F. Cfr. “Acqua, un bene comune”, Intervento di Riccardo Putrella a prefazione di “Acqua” di Marc De Villiers (2003). 2 1 2 INTRODUZIONE ISBN 88-408-1297-0 Come altre discipline di forte applicatività, l’Idrogeologia Applicata ha radici antiche quanto l’Uomo poiché essa investe uno dei bisogni fondamentali dell’Individuo, prima, e quindi della Società organizzata, considerato oggi, giustamente, un “diritto umano e sociale, individuale e collettivo, universale e imprescrittibile.”… Generata dal grande ceppo delle discipline geologico-tecniche, l’Idrogeologia applicata moderna è essa stessa una disciplina policomposita, le cui solide basi matematiche poggiano sulle Scienze della Terra e sulle discipline idrauliche, laddove l’edificio culturale stesso è costituito da metodologie e tecniche integrate, di tipo quantitativo, sovente comuni con altre discipline ingegneristiche (Geotecnica, Geomeccanica, Geognostica, Geofisica, Geochimica, Fluidodinamica, Idrologia, Meteorologia ecc.). Gli obiettivi di questa disciplina (Hydrogeotechnique o Hydrogeologie quantitative dei francesi, Groundwater Hydrology o, più recentemente, Applied Hydrogeology degli anglosassoni, Hidrologia Subterranea dei paesi di lingua spagnola, Spezialnaja Ghidrogheologhija degli autori russi) sono compresi in due diversi insiemi (fig. 0.1), tutto sommato speculari: da un lato, lo studio delle acque sotterranee come risorsa primaria rinnovabile, la quantificazione e la definizione della qualità di essa su base territoriale e finalizzata alle diverse utenze idrorichiedenti, la sua vulnerabilità all’inquinamento e al depauperamento quantitativo, la necessità di protezione e rimpinguamento; dall’altro, la comprensione delle diverse interazioni che si vengono a creare tra acque del sottosuolo e le opere d’ingegneria e la progettazione dei relativi interventi preventivi e bonificatori. In particolare, vengono trattati in quest’opera, per quanto attiene al primo aspetto: i problemi di studio degli acquiferi sia in mezzi porosi che in mezzi fessurati; ● le tecniche di rilevamento e le misure idrogeologiche, sia in superficie che nel sottosuolo; ● i problemi di quantificazione delle risorse idriche e di progettazione delle opere di presa più idonee, sia in aree di pianura che in zone montane; ● i metodi di definizione della qualità finalizzata delle acque sotterranee; ● le metodologie di studio, previsione, prevenzione dell’inquinamento delle acque sotterranee. ● Per quanto riguarda invece il secondo aspetto, si farà riferimento alle tecniche di approccio alle principali progettazioni che includono problemi idrogeologicoapplicativi nei campi: dell’Ingegneria civile (drenaggi, consolidamenti, problemi di stabilità dei pendii, infrastrutture di trasporto e collegamento ecc.) e dei grandi scavi in sotterraneo (miniere, cave, gallerie, depositi di solidi e liquidi, metropolitane ecc.); ● dell’Ingegneria dell’Ambiente e del Territorio (selezione e valutazione dei siti, progettazione delle opere di antinquinamento, di disinquinamento e monitoraggio di siti e acquiferi inquinati, progetti di confinamento e dewatering, valutazione dell’impatto ambientale sulle acque sotterranee, valutazione dei rischi e prevenzione del degrado delle acque sotterranee ecc.); ● dell’Ingegneria per la protezione del territorio (…) ● delle Scienze ambientali (…) ● delle Scienze della Terra, (…) ● ISBN 88-408-1297-0 1.2 Le risorse idriche: disponibilità e utilizzi 3 Caratterizzazione idrogeologica dei complessi e degli ammassi rocciosi Definizione delle caratteristiche idrogeochimiche e isotopiche delle acque sotterranee Definizione della geometria e della struttura dei sistemi idrogeologici Definizione della dinamica spazio-temporale delle acque sotterranee Definizione dei parametri idrodinamici fondamentali acquiferi e ammassi rocciosi Valutazione della qualità di base della qualità finalizzata delle acque sotterranee Quantizzazione del processo ricarica-discarica dei sistemi acquiferi Valutazione della vulnerabilità all’inquinamento e del grado di protezione dei sistemi acquiferi Quantizzazione dinamica delle risorse idriche sotterranee ed interrelazione con le risorse idriche globali Preparazione della cartografia tematica (tradizionale e automatica) Progettazione e gestione delle opere di presa delle risorse idriche sotterranee Gestione delle risorse idriche sotterranee Progettazione delle aree di salvaguardia delle fonti di approvvigionamento idrico e dei sistemi di monitoraggio Valutazione del rischio di depauperamento quantitativo delle risorse idriche sotterranee Valutazione di idoneità e stato dei siti con destinazione d’uso pericolosa e valutazione del rischio di inquinamento Progettazione delle azioni e degli impianti di regolarizzazione quantitativa delle acque sotterranee Progettazione degli interventi di protezione e disinquinamento di acquiferi vulnerati Studi e soluzioni progettuali di problemi di ingegneria connessi con le acque sotterranee Figura 0.1 Principi, metodi, finalità e obiettivi principali dell’Idrogeologia Applicata. Questo libro non è e non vuole essere l’ennesimo trattato onnicomprensivo sulle acque sotterranee: esso è volutamente succinto e compendiario di un certo numero di nozioni di base e di molta pratica professionale, con particolare attenzione posta nel fornire con chiarezza esempi di applicazione delle metodologie esposte, con ampio ricorso, ove necessario, a tecniche di elaborazione dei dati di tipo 4 INTRODUZIONE ISBN 88-408-1297-0 informatico. Infatti, esso è stato preparato per servire sia come testo a livello universitario per gli allievi ingegneri (ambientali e civili) e per gli allievi geologi, sia come manuale di consultazione per coloro che operano nell’affascinante campo delle acque sotterranee. Per ovvie necessità di stringatezza, argomenti che occuperebbero ciascuno un intero volume sono stati ridotti all’essenziale. Ma, per agevolare al massimo il lettore nelle sue eventuali esigenze di approfondimento, si potrà attingere a ricchi elenchi bibliografici, comprendenti i principali testi ed articoli specifici pubblicati sui diversi argomenti. Spesso nel testo sono inseriti i necessari rimandi, privilegiando le opere di tipo didascalico e quelle che presentano casi particolarmente ben trattati e ben illustrati di applicazioni delle tecniche idrogeologiche per la soluzione di problemi specifici. Nel corso della trattazione dei principali gruppi di argomenti, corrispondenti ad altrettanti settori specifici, vengono proposti numerosi casi-studio ed esemplificazioni dell’uso di calcoli e tecniche, in modo da permettere al lettore di trarre profitto immediato delle nozioni trattate. Nelle diverse Appendici sono riportate una serie di utilities, a cominciare dai tabulati di fattori e variabili che appesantirebbero inutilmente il testo, sino a finire ai fattori di conversione più frequentemente usati nelle discipline scientifiche, a un glossario e alla lista dei simboli, delle abbreviazioni e degli acronimi utilizzati nel testo e nella bibliografia. MASSIMO CIVITA