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Scienze / Scienze della Terra / Idrogeologia

Le Acque Sotterranee e le Falde Acquifere

Il ciclo idrogeologico sotterraneo, porosità, permeabilità, falde freatiche, falde artesiane e dinamica delle sorgenti.

1. Il Percorso dell'Acqua nel Sottosuolo

Una frazione significativa delle precipitazioni meteoriche (pioggia e neve) che cade sulle terre emerse non scorre in superficie nei fiumi, ma penetra nel terreno attraverso un processo chiamato infiltrazione. Questa risorsa idrica sotterranea rappresenta una delle riserve di acqua dolce più importanti e pulite del pianeta per il consumo umano e l'agricoltura.

Il movimento e l'accumulo dell'acqua nel sottosuolo dipendono strettamente dalle proprietà geologiche delle rocce e dei sedimenti attraversati, in particolare dalla loro porosità e permeabilità.

2. Porosità e Permeabilità delle Rocce

Per comprendere come l'acqua si accumuli e circoli in profondità, è necessario distinguere due concetti fondamentali:

💧 Legge di Darcy e Moto dell'Acqua Sotterranea:

La velocità di filtrazione dell'acqua attraverso un mezzo poroso è regolata dalla Legge di Darcy. La portata \(Q\) è direttamente proporzionale alla sezione di transito \(A\), alla conducibilità idraulica \(K\) del terreno e al gradiente idraulico \(i\): $$Q = -K \cdot A \cdot i = -K \cdot A \cdot \left(\frac{h_2 - h_1}{\Delta L}\right)$$ Questo principio permette agli idrogeologi di calcolare la velocità e la direzione di scorrimento delle falde.

3. Tipologie di Falde Acquifere

Quando l'acqua infiltrata incontra uno strato roccioso impermeabile in profondità, si accumula saturando i pori della roccia e formando una falda acquifera. Si distinguono principalmente due tipologie di falde:

4. Le Sorgenti

Una sorgente è il punto in cui una falda acquifera sotterranea fuoriesce naturalmente in superficie, dando vita a un ruscello o a una polla d'acqua. Le sorgenti si classificano in base alla struttura geologica che le genera:

📝 Esercizio Svolto: Calcolo del Gradiente Idraulico

Calcolare il gradiente idraulico \(i\) di una falda acquifera sotterranea sapendo che il carico idraulico misurato nel punto di monte A è \(h_1 = 150 \text{ m}\), nel punto di valle B (distante \(\Delta L = 2.000 \text{ m}\) in linea d'aria) è \(h_2 = 110 \text{ m}\).


Svolgimento analitico:

  • Impostazione della formula del gradiente idraulico: $$i = \frac{h_1 - h_2}{\Delta L}$$
  • Sostituzione dei valori numerici: $$i = \frac{150 \text{ m} - 110 \text{ m}}{2.000 \text{ m}} = \frac{40 \text{ m}}{2.000 \text{ m}} = 0{,}02$$

🎯 Conclusione: Il gradiente idraulico della falda è adimensionale ed è pari a \(0{,}02\) (equivalente a una pendenza del \(2\%\)).