L'idrogeologia oggi

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L'idrogeologia si occupa di studiare il comportamento dell'acqua e la sua interazione con le diverse formazioni rocciose, da quando inizia il suo percorso infiltrandosi nel sottosuolo a quando ritorna in superficie, naturalmente o meno, e dopo un periodo molto variabile: da poche ore a migliaia di anni. In alcuni casi essa può rimanere invece stoccata in profondità e costituire i cosiddetti acquiferi fossili.

La circolazione idrica controlla non solo la nostra esistenza ma anche la distribuzione di tutti gli organismi vegetali ed animali sulla Terra.
Secondo un rapporto delle Nazioni Unite (2022) l'acqua sotterranea costituisce il 99% delle acque dolci, allo stato liquido, ed interagisce costantemente con molti processi geomorfologici. Fiumi, laghi zone umide sono in parte dipendenti dalle falde idriche.
Conoscere l'entità delle risorse idriche sulla terra è diventato cruciale sia per ragioni tecniche che politiche e vari studi concordano nell'affermare che le richieste d'acqua aumenteranno costantemente fino al 2050 mentre le riserve rimarranno più o meno invariate. 

Le crisi idriche sono ormai una costante in molte parti del mondo, per effetti combinati di abbassamento dei livelli piezometrici e peggioramento della qualità generale. Si ritiene che quasi un terzo degli acquiferi più estesi si sia già ridotta di volume da non recuperare quello iniziale in un tempo umanamente ragionevole (decenni o secoli)  e nel caso di uno stop del pompaggio. Molti volumi estratti tramite pozzi o deviati da corsi d'acqua per uso irriguo raggiungono poi gli oceani, contribuendo in minima parte anche al loro aumento di livello generale.

Principali tecniche per stimare i flussi tra acque superficiali e sotterranee
Principali tecniche per stimare i flussi tra acque superficiali e sotterranee: A, immagini foto ad infrarossi; B, profili termici; C, sensori multiparametro; D, traccianti ottici; E, manometri idraulici; F, misuratori di flusso; G, rete di piezometri; H, misure di portata (J. M. Evans USGS)


Oggi molti concordano che nell'affrontare il problema, la soluzione possibile da ricercare sarà quella di ridurre gli sprechi piuttosto che i consumi. In questa azione e con la necessità di soddisfare la continua crescita della popolazione, un ruolo fondamentale sarà quello dell'utilizzo d'acqua in agricoltura che costituisce la percentuale maggiore della domanda. È probabile pertanto che l'acqua disponibile agli ecosistemi sia destinata a ridursi.

La sfida che ci troviamo davanti non è semplice e richiede approcci diversi, non solo tecnici, ma soprattutto di ordine socio economico; la corretta gestione di questo patrimonio comune si basa sulla conoscenza di molti meccanismi e l'idrogeologia è in grado di fornire un supporto fondamentale.

Gli esempi a cui riferirsi sono numerosi, ne forniamo solo una breve sintesi:
  • Valutare i volumi idrici stoccati nel sottosuolo permette di pianificare zone di insediamento futuro ma anche di alleviare molti dei problemi legati a condizioni sanitarie insufficienti nei paesi in via di sviluppo;
Prelievo d'acqua da un pozzo superficiale in un villaggio della Sierra Leone
Prelievo d'acqua in un villaggio della Sierra Leone, da un pozzo superficiale. I consumi idrici in questo paese sono dell'ordine di 20-30 lt/giorno contro i 250-300 lt/giorno in Europa
 
  • Lo studio degli acquiferi permette di progettare ed eseguire pozzi per acqua destinati ad un lungo utilizzo senza essere influenzati od influenzare acquiferi limitrofi;
Impianto di perforazione a percussione
Un impianto di perforazione a percussione, considerato da molti come tra i migliori per la costruzione di pozzi per acqua a scopo potabile
 
  • Le tecniche di ricarica degli acquiferi, oggi note come MAR (Managed Aquifer Recharge), costituiscono una soluzione intelligente per garantire nel tempo le forniture in quei paesi dove la ricarica dalla superficie non è elevata e soggetta a riduzioni periodiche naturali;
Schema di un bacini di infiltrazione in Australia
Schema di un bacini di infiltrazione in Australia (Ward and Dillon 2009).
 
  • Le aree urbanizzate dove i prelievi da pozzi sono spesso su zone a rischio di inquinamento, necessitano di una delimitazione precisa del volume sotterraneo di acquifero sfruttato, oltre che delle indicazioni sulle periodiche analisi;
  • I fenomeni di inquinamento degli acquiferi, ormai molto comuni, richiedono una ricostruzione precisa dei flussi e della geometria del sottosuolo, a scala metrica, per programmare un intervento di bonifica efficace;
Le sostanze inquinanti nel sottosuolo, caratteristiche idrogeologiche
Le sostanze inquinanti si diffondono nel sottosuolo saturo o insaturo con modalità molto diverse, legate alle loro caratteristiche chimiche ma anche a quelle idrogeologiche del mezzo sotterraneo
 
  • Gli interventi ingegneristici quali scavi o rilevati determinano quasi sempre nel medio e lungo termine delle conseguenze sulle acque superficiali e quindi sotterranee a cui sono intimamente legate;
  • Ogni estrazione di fluidi dal sottosuolo causa, anche dopo anni, inevitabili cedimenti che si ripercuotono in superficie più o meno amplificati interessando poi le strutture artificiali;
Frequenza sismica collegata all'iniezione di fluidi contaminati
Frequenza sismica nella zona di Denver (Colorado), collegata all'iniezione di fluidi contaminati in profondità. Per smaltire i rifiuti provenienti da una fabbrica militare di esplosivi, fu perforato un pozzo a circa 3670 m di profondità, che iniettava 20- 25 lt/sec. A seguito di ciò, nel periodo 1962-65, si verificarono circa 700 scosse sismiche, quando l'ultima registrata risaliva al 1882. L'epicentro fu individuato in un'area circolare di circa 16 km al cui centro era situato il deposito di Denver. Fu inoltre scoperto che il numero di scosse era proporzionale ai volumi di liquido iniettati. Pozzo dell'arsenale militare presso le Rocky Mountains (Evans, 1966)
 

Infine il "più recente" approccio matematico con la disponibilità di programmi di simulazione degli acquiferi ha dato un impulso enorme a tutta una serie di tecniche di studio che permette di comprendere in tempi brevi, quali saranno i cambiamenti in una determinata regione sia per cause naturali che antropiche

Da tutto questo è evidente quanto sia importante la presenza dell'idrogeologo fin dalle prime fasi degli studi. Grazie alla disponibilità di nuove strumentazioni coadiuvata dalla conoscenza di materie appartenenti fino a pochi anni fa solo ad altri settori, è possibile quantificare molti parametri idrogeologici entro una gamma affidabile di valori, con i quali fornire valutazioni attendibili a medio e lungo termine a chi poi dovrà gestire il territorio e quindi anche gli acquiferi sotterranei.

Se da una parte quindi le incognite tecniche sono progressivamente risolte, la fase più complessa sarà invece quella di conciliare variabili di tipo politico, culturale, religioso e soprattutto economico con risultati, oggi, difficilmente prevedibili.
 

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