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Rend. Online Soc. Geol. It., Vol. 14 (2011) - (DOI: 10.3301/ROL.2011.07)

A proposal for compiling quantitative hydrogeological maps

Claudia Tarragoni (*), Lucio Martarelli (**), Simona Pierdominici (***), Mauro Roma (**) & Carlo F. Boni †(*)


(*) Sapienza Università di Roma - Dipartimento di Scienze della Terra, Piazzale Aldo Moro, 5, 00185 - Rome.

claudia.tarragoni@uniroma1.it

(**) ISPRA - Dipartimento Difesa del Suolo/Servizio Geologico d’Italia, Via Curtatore, 3, 00185 - Rome.

(***) Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Via di Vigna Murata, 605, 00143 - Rome.


Abstract

An innovative approach to hydrogeological mapping based on quantitative analysis is shown in this paper. It gives some cartographical solutions for an immediate evaluation of the groundwater resources and their spatial distribution.

All relevant aquifers, springs and their regime, geological and structural setting and their hydraulic role should be shown in several understandable and clear hydrogeological maps where all hydrogeological information is reported in detail: i. “Hydrogeological experimental Map”, ii. “Hydrogeological Map” composed by a. “Hydrogeological Complexes and Natural Springs Map”, b. “Surface Hydrology Map”, iii. “Conceptual Hydrogeological Model” and iv. “Hydrogeological sections”.

The cartographical solutions adopted for representing all these documents are proposed in this paper. Some graphical solutions have been proposed for improving the Italian official guidelines of hydrogeological mapping at scale 1:50.000, explain the legends symbols and illustrate the structure of a hydrogeological GIS database. An application of this approach has been carried out in north-western sector of Sibillini Mts. (Marche, Italy).


KEY WORDS: CARG project, Quantitative hydrogeology, Hydrogeological cartography, Cartographical guidelines, Sibillini Mts. (Italy). 


Riassunto

Proposte per la cartografia idrogeologica quantitativa.

In questo lavoro si illustrano i risultati di uno studio di idrogeologia quantitativa (Boni et alii, 2008) e si fornisce un contributo alla cartografia idrogeologica ufficiale alla scala 1:50.000, tramite la verifica di applicabilità delle norme previste dal Quaderno N°5 della collana Quaderni SGN, serie III, n°5 (Servizio geologico d’Italia, 1995).

L’area di studio, situata nel settore nord-occidentale dei Monti Sibillini, è caratterizzata dall’affioramento dei termini pelagici della successione umbro-marchigiana in cui si alternano litotipi calcarei, calcareo-marnosi e silicei (per approfondimenti sull’assetto geologico - stratigrafico vedere e.g.: Colacicchi et alii, 1970; Centamore et alii, 1971, 1972, 1986; Damiani, 1975; Lavecchia, 1979, 1981; Lavecchia & Pialli, 1981; Boccaletti et alii, 1983, 1986; Calamita & Deiana, 1986, 1988; Calamita et alii, 1986, 1990, 1991, 1992; Cooper & Burbi, 1986; Cosentino, 1986; Barchi et alii, 1996), interessati da pieghe e sovrascorrimenti e da una successiva tettonica distensiva (Lavecchia, 1985; Calamita & Pizzi, 1994; Lavecchia et alii, 1994, Boncio & Lavecchia, 2000). La paleogeografia dell’area, che condiziona l’assetto geologico ed idrogeologico, è testimoniata dalla presenza di successioni ridotte o condensate (e.g. Servizio Geologico d’Italia, 1941, 1967; Centamore et alii, 1971; Pialli, 1971; Chiocchini et alii, 1976; Decandia, 1982; Centamore et alii, 1986; Centamore & Micarelli, 1991; Parisi, 1994; Passeri, 2001).

L’assetto idrogeologico è caratterizzato dalla presenza di un’alternanza di complessi idrogeologici a differente grado di permeabilità e di lineamenti strutturali che influenzano fortemente la circolazione idrica sotterranea. Le formazioni affioranti di prevalente composizione calcarea o calcareo-marnosa costituiscono importanti complessi idrogeologici con un alto grado di permeabilità relativa che deriva dal loro elevato grado di fratturazione; questi complessi sono sede preferenziale del processo di infiltrazione ed ospitano acquiferi con sorgenti aventi considerevoli portate. Le formazioni con un alto tenore di argilla o silice costituiscono complessi idrogeologici con basso grado di permeabilità, pertanto hanno un ruolo di aquiclude o aquitard a seconda che limitano completamente il flusso delle acque sotterranee o ne permettano un certo scambio tra acquiferi adiacenti (Dramis & Deiana, 1972; Boni et alii, 1986; Nanni, 1991; Mastrorillo, 1996; Tarragoni, 2005; Boni et alii, 2008, 2009).

Lo studio si basa su aspetti quantitativi, evidenziando l’importanza del dato sperimentale acquisito con il rilevamento idrogeologico. Infatti, solo tramite la misura diretta delle risorse idriche è possibile ricostruire l’andamento delle portate nel tempo e nello spazio, procedere ad un calcolo di bilancio e ad una stima oggettiva dell’Infiltrazione efficace media annua (eg: Celico P., 1978; Boni & Bono, 1982; Boni et alii, 1986; Celico & Ianiro, 2002). Altro aspetto fondamentale del rilevamento idrogeologico è l’identificazione dei limiti idrostrutturali che, avendo funzione di chiusura idraulica, delimitano gli acquiferi e ne permettono la misura dell’area di alimentazione (indispensabile ai fini di bilancio).

Mediante il monitoraggio mensile di 21 sezioni di misura in alveo, sono state riconosciute e misurate 13 sorgenti (3 puntuali, 9 lineari e 1 diffusa) e ne è stato ricostruito il regime di portata (Tarragoni, 2005; Boni et alii, 2008). L’analisi geologico-strutturale ha permesso di individuare gli elementi che costituiscono delle barriere idrauliche ed i complessi idrogeologici che possono ospitare gli acquiferi. L’analisi integrata dell’assetto geologico-strutturale ed idrogeologico ha portato all’identificazione di cinque acquiferi. Per ciascuno di essi è stato eseguito il calcolo del bilancio idrogeologico mediante l’allestimento del Modello Idrogeologico Concettuale in cui i valori di Infiltrazione efficace media annua ottenuti sono stati raggruppati in classi omogenee.

I risultati dello studio idrogeologico sono stati restituiti sotto forma di cartografia tematica nel lavoro di Boni et alii (2008).

La Carta Idrogeologica sperimentale proposta è costituita da diversi livelli informativi che, per chiarezza di rappresentazione, sono stati restituiti graficamente come singoli prodotti:

-        La “Carta dei Complessi Idrogeologici e delle Emergenze naturali” è il documento principale in cui sono riportate le informazioni relative ai complessi idrogeologici (affioramenti, Infiltrazione efficace media annua ecc.) ed alle sorgenti puntuali, lineari e diffuse (ubicazione, portata media, portata minima ecc.). Gli altri documenti che la affiancano, come elementi complementari, sono:

-          La “Carta dell’Idrologia di superficie”, sintetizza i dati del rilevamento idrogeologico (reticolo idrografico perenne, ubicazione e tipologia delle sorgenti, opere di derivazione di varia natura, stazioni idrometriche, ubicazione delle sezioni di misura della portata e relativi dati, sintetizzati in apposite tabelle);

-          Il “Modello Idrogeologico Concettuale” schematizza gli acquiferi riconosciuti (area di alimentazione, limiti dell’acquifero, punti di drenaggio, estensione del settore saturo, isopieze, coperture a bassa permeabilità) e vi associa il relativo bilancio idrogeologico;

-          I “Profili idrogeologici” mostrano i rapporti tra i diversi acquiferi (rapporti stratigrafici tra complessi idrogeologici, distribuzione dei principali acquiferi riconosciuti, probabile estensione dell’acquifero, campo piezometrico medio, differenze di potenziale tra i vari acquiferi, limiti degli acquiferi, entità delle risorse idriche sotterranee rinnovabili e delle riserve permanenti).

Ciascuno di questi elaborati ha una propria legenda con simboli specifici che rappresentano schematicamente la realtà territoriale fornendo al lettore una chiara e semplice chiave di lettura (Boni et alii, 2008, 2009; Roma & Vitale, 2008).

I dati sperimentali raccolti sono stati inseriti in ambiente GIS, allestendo un database idrogeologico dedicato, organizzato secondo livelli informativi con elementi a geometria poligonale, lineare e puntuale.

Prendendo come riferimento il modello preliminare di Geodatabase, elaborato da MARI et alii (2003, 2004), questo lavoro potrebbe, nella sua impostazione dei dati idrogeologici, aiutarne lo sviluppo di alcuni settori. Ad esempio, nella “Macro-suddivisione” dei Complessi idrogeologici, questi potrebbero vedersi integrata la definizione di ulteriori campi delle relative tabelle; o meglio definire alcuni valori, o range di valori, ammissibili all’interno del settore dei “Domini”. L’impostazione idrogeologica di questo lavoro, basata su dati quantitativi oltre che qualitativi, potrebbe essere di supporto o di confronto nell’ambito degli studi intrapresi per l’informatizzazione idrogeologica, alla formulazione di un modello logico-concettuale e alla conseguente progettazione di una Banca Dati Idrogeologica che, nello stesso modo del Progetto CARG relativamente ai dati geologici, provveda ad organizzare le informazioni del territorio nazionale.


TERMINI CHIAVE: Progetto CARG, Idrogeologia quantitativa, Cartografia idrogeologica, Linee guida cartografiche, Monti Sibillini (Italia).

  

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