Idrologia agraria

SAT

dinamica dell’acqua nel suolo è lenta rispetto al movimento dell’acqua in superficie, ma la variabilità del fenomeno

in relazione alla tessitura è enorme. Suoli argillosi hanno una variabilità inferiore rispetto ai suoli sabbiosi che hanno

un range superiore in termini di ordini di grandezza.

Per quanto riguarda l’infiltrazione, è possibile esprimere la velocità con cui l’acqua si infiltra nel suolo in mm/h o in

cm/h. La velocità o tasso di infiltrazione (f) rappresenta la quantità d’acqua che attraversa la superficie di un suolo

caratterizzato da un determinato tasso di umidità, in un determinato lasso temporale.

Questa velocità ha un limite superiore, se si supera questo limite l’accumulo si ferma e si ha ristagno. Questo limite è

detto capacità di inflitrazione (f ) che corrisponde alla velocità massima di infiltrazione. L’andamento di f è più alto

0

all’inizio e diminuisce progressivamente nel tempo all’aumentare del tasso di umidità.

La misura della conducibilità idraulica può essere effettuata in campo attraverso infiltrometri a doppio cilindro che

misurano l’infiltrazione simulando il terreno. L'infiltrometro a doppio anello è formato da due anelli concentrici di

varie dimensioni, i quali vanno infissi nel terreno per una profondità proporzionale alle loro dimensioni, tenendo

conto del fatto che l'anello esterno ha la funzione di contenere l'espansione laterale dell'acqua e l'anello interno

invece delimita il terreno destinato alla prova di filtrazione. È una misura molto valida per valutare la conducibilità

idraulica a saturazione, il doppio cilindro consente di valutare anche l’entità dei flussi laterali.

Il permeametro di Guelph è uno strumento che possiede una punta da infiggere nel terreno, in cui è posizionata,

all’estremità, una coppa porosa. La coppa porosa è un recipiente particolare, in cui si crea un bulbo sferico di

inumidimento. Diverse formule consentono di calcolare la capacità idrica a saturazione. Questo strumento fornisce

misure speditive e richiede una quantità di acqua inferiore rispetto ad altri strumenti.

L’attività biotica nel suolo può avere un’influenza rilevante sia sulla conducibilità idraulica che sulla capacità di

ritenzione dei suoli. Solitamente è necessario un campione di grandi dimensioni, data l’estrema eterogeneità della

porosità esistente in un appezzamento e, di conseguenza, della conducibilità. La conducibilità idraulica quantifica

l’attraversamento dell’acqua in un suolo. Un suolo con un’elevata conducibilità a parità di differenza di potenziale

avrà un flusso maggiore rispetto ad un suolo con limitata conducibilità.

Fattori che influenzano la dinamica dell’acqua nel suolo

L’eterogeneità spaziale delle caratteristiche del suolo è un fattore determinante nella dinamica dei processi idrologici

già alla scala di campo e ancor più su scale territoriali vaste. I fattori che influenzano la dinamica dell’acqua nel suolo

sono: caratteristiche dello stesso, compattazione, fessure e crepacciature, copertura vegetale e lavorazioni.

Mettendo in relazione i parametri idrologici del suolo alla composizione dello stesso, attraverso misurazioni è

possibile cercare di stabilire l’esistenza di una relazione tra i due set di dati. In alcuni suoli la compattazione

superficiale può aumentare a seguito di eventi piovosi, mentre altri possiedono caratteristiche di crepacciabilità.

L’intercettazione della vegetazione riduce l’intensità delle piogge e anche grazie alla presenza delle radici

contribuiscono a ridurre la compattazione. Le lavorazioni interrompono la continuità dei pori nel suolo causando

minori tassi di infiltrazione, altre tipologie di lavorazione conducono ad una maggiore infiltrazione e ridotta erosione

superficiale.

ACQUE SOTTERRANEE

La riserva idrica sotterranea è costituita da strati di materiale permeabile (acquiferi) saturi d'acqua (falda). Gli strati

permeabili sono spesso costituiti da sabbie e ghiaie e sono alternati a strati praticamente impermeabili (acquiclude)

costituiti da argille o rocce compatte. Nelle pianure è solitamente presente un materasso alluvionale importante, il

quale può raggiungere anche i 100m di profondità. L’acqua che percola, al netto dei fenomeni di ridistribuzione, in

ogni caso raggiunge supporti come rocce o strati di argille impermeabili. Si creano così degli acquiferi, ovvero strati

sotterranei in grado di immagazzinare acqua e di mantenerla in condizioni di saturazione (falde). L’acqua è

immagazzinata negli interstizi presenti all’interno del terreno. All’interno di questi sistemi possono crearsi delle

distinzioni a livelli diversi per la diversità delle argille. Ad esempio acquiferi confinati sono compresi tra due strati

impermeabili, sono i più pregiati e sono impiegati per le acque potabili. L’area di ricarica si trova a monte, anche a

notevole distanza rispetto alla collocazione dell’acquifero. All’interno dei due strati impermeabili l’acqua è in

pressione. Se la piezometrica supera il piano di campagna si hanno fenomeni di artesianesimo veri e propri (l'acqua

sgorga naturalmente da un pozzo che giunga alla falda artesiana). L’acquifero superficiale è quello direttamente in

contatto con la superficie e risente più direttamente dell’apporto di inquinanti. Negli acquiferi superficiali la

superficie della falda è libera di oscillare in funzione del carico e coincide con la piezometrica. La ricarica avviene per

percolazione attraverso lo strato insaturo.

I processi, ovvero i flussi legati alle differenze di potenziale, sono più semplici rispetto a quelli esistenti nella zona

insatura, infatti in questo caso la conducibilità è costante, siccome persiste la situazione di saturazione. Il flusso negli

acquiferi è lento ma le quantità movimentate sono considerevoli. Perché all’interno di un acquifero avvenga il

ricambio idrico possono servire tempi lunghissimi. Gli acquiferi possono anche ritrovarsi in interstizi di fratture di

rocce.

Il deflusso delle acque avviene quindi secondo gradienti piezometrici con velocità proporzionali ai gradienti stessi. Le

velocità sono comunque molto inferiori a quelle degli altri tipi di deflusso. Si tratta comunque di veri e propri

serbatoi in cui l’acqua può essere in pressione. Tipicamente nella pianura Padana gli acquiferi sono 3, uno

superficiale, uno confinato e uno più profondo. I tassi di ricarica di questi acquiferi sono direttamente proporzionali

alla loro profondità.

Nel caso l’acquifero si trovi a ridosso del mare, se il livello dell’acquifero si abbassa, si può avere l’intrusione del

cuneo salino verso l’entroterra. Questo può penetrare significativamente anche verso zone irrigue causando seri

problemi e inficiando la qualità dell’acqua.

L’acqua in ogni caso è soggetta alle leggi dell’idraulica e pertanto insistono le perdite di carico. Lungo l’acquifero

infatti, la linea dei carichi totali, a causa del movimento, seppur lento, scende.

Esiste un’interazione significativa tra le falde e le acque superficiali, a seconda dell’idrografia e dell’idrogeologia può

avvenire lo scambio dall’acquifero verso il flusso superficiale (fiumi) e viceversa. Ad esempio, all’inizio del suo corso,

il fiume Serio alimenta la falda essendo a livello superiore, mentre a ridosso della confluenza con l’Adda è ad un

livello inferiore rispetto alla falda ed è la falda ad alimentare il fiume (o il fiume che drena la falda). Il moto nei diversi

acquiferi è estremamente lento e i tempi possono variare da alcuni giorni fino a millenni.

Monitoraggio sulla soggiacenza di falda

Le acque sotterranee sono accessibili tramite due tipologie di opere, pozzi e piezometri. In entrambi i casi si tratta

infatti di perforazioni verticali, di profondità tale da interessare la falda acquifera, nelle quali è stata installata una

tubazione di rivestimento per sostenere le pareti. Le differenze sostanziali tra le due opere sono le seguenti:

• Uso: i pozzi vengono realizzati per il prelievo della risorsa idrica sotterranea, mentre i piezometri sono

dedicati al monitoraggio delle acque sotterranee (ciò non toglie che anche i pozzi possano essere utilizzati

per il monitoraggio);

• Diametro: è solitamente variabile dai 20 ai 100 cm nei pozzi e tra i 5 ed i 10 cm nei piezometri;

• Materiali: la tubazione è generalmente in materiali metallici nei pozzi, in materiali termoplastici nei

piezometri;

• Pompa: il pozzo è dotato di una pompa fissa e di tubazione di mandata per l’adduzione dell’acqua emunta,

mentre il tubo piezometrico è a sé stante e vi viene inserita una pompa portatile solo in occasione dei

prelievi finalizzati al monitoraggio.

Il piezometro, nel campo dell'idrogeologia, è quindi un dispositivo di osservazione avente lo scopo di misurare

l’altezza piezometrica di una falda ad una certa profondità. L'uso di piezometri consente di ricostruire la superficie

piezometrica della falda, ossia la superficie (reale per le falde libere, virtuale per quelle confinate) sulla quale la

pressione è pari a quella atmosferica. La superficie piezometrica viene ricostruita interpolando le misure effettuate

in più piezometri presenti nell'area investigata. I piezometri sono utilizzati anche per il monitoraggio della qualità

delle acque di falda, mediante prelievo di campioni d’acqua al loro interno. Il piezometro può essere provvisto di una

sonda automatica che registra periodicamente (ad es. ogni x ore) il livello freatico. Alcune sonde sono dotate di

sensori per alcune grandezze chimico-fisiche dell’acqua come: temperatura, pH, potenziale redox, conducibilità

elettrica, salinità, torbidità, profondità, ossigeno disciolto, presenza di clorofilla-a, cianobatteri, ioni specifici.

Misurazioni manuali possono essere eseguite con un freatimetro. Trattasi di un cavo elettrico graduato con un

contatto elettrico terminale, che si chiude a contatto con l’acqua e produce un segnale elettrico/luminoso.

L’alimentazione nell’irrigazione per scorrimento/sommersione, può modificare il livello della falda superficiale.

Tramite l’uso di piezometri è possibile osservare come le ricariche della falda superficiale, in un’area soggetta

all’irrigazione per scorrimento, segue il medesimo calendario degli interventi irrigui, e mettendo in risalto il gradiente

topografico.

EVAPOTRASPIRAZIONE

Per ET si