PROGETTAZIONE ED ESECUZIONE DEI POZZI

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Corso di Aggiornamento Professionale

PROGETTAZIONE ED ESECUZIONE DEI POZZI

ASPETTI TECNICI E LEGISLATIVO-AMMINISTRATIVI

17 Dicembre 2010

Istituto Superiore Antincendi Via del Commercio, n. 13 ‐ Roma

Il progetto e l’esecuzione dei pozzi d’acqua

Gianluigi Giannella

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IL GEOLOGO PROGETTISTA DI POZZI D’ACQUA

Quanto deve essere approfondita la conoscenza delle tecniche di perforazione e di completamento dei pozzi da parte di un geologo progettista?

IL PROGETTO E L’ESECUZIONE DEI POZZI D’ACQUA

Le conoscenze professionali sulle perforazioni dovrebbero essere tali da

permettere al geologo di eseguire correttamente la progettazione di un pozzo utilizzando i migliori e più convenienti apparecchiature, tecniche e materiali disponibili per la realizzazione di un’opera durevole nel tempo, sicura sotto gli aspetti igienico-sanitari, che non alteri gli equilibri naturali in relazione alla

qualità e quantità delle risorse idriche sotterranee e alla stabilità del sito.

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La ricerca idrica

La progettazione di un pozzo: dati di base Metodologie di perforazione

Il progetto del pozzo Il completamento

ƒ il rivestimento definitivo

ƒ il tratto filtrante

ƒ impermeabilizzazioni e cementazioni

ƒ spurgo e sviluppo del pozzo

ƒ la testata e i dispositivi di sanificazione

Capitolato d’appalto, prescrizioni tecniche, elenco prezzi unitari Gli organi di sollevamento

Il monitoraggio

IL PROGETTO E L’ESECUZIONE DEI POZZI D’ACQUA

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LA RICERCA IDRICA

Concettualmente e per gli aspetti normativi

la perforazione di un pozzo è una ricerca di acqua sotterranea

Analogamente sono disciplinate le acque minerali, che sono regolamentate da una legislazione autonoma e distinta, per le quali le due fasi si riferiscono alle attività inerenti il permesso di ricerca e la concessione mineraria.

La legislazione delle acque distingue infatti:

• una fase connessa all’individuazione delle risorse idriche sotterranee e alla realizzazione delle opere per la loro captazione;

Escluse le utenze domestiche, la prima fase è soggetta ad autorizzazione, la seconda a concessione regionale.

• una fase connessa al prelievo delle acque captate.

IL PROGETTO E L’ESECUZIONE DEI POZZI D’ACQUA

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Perché la ricerca idrica possa avere successo e rispondere agli scopi che si prefigge è necessario valutare preventivamente :

• se esistono le possibilità di captare nel sottosuolo acque di quantità e di qualità richieste;

Queste condizioni valgono indipendentemente dall’uso dell’acqua, sia esso potabile, industriale, zootecnico, agricolo, ecc.

LA RICERCA IDRICA

IL PROGETTO E L’ESECUZIONE DEI POZZI D’ACQUA

• se le caratteristiche quali-quantitative si potranno mantenersi inalterate

nel tempo.

6 IL PROGETTO E L’ESECUZIONE DEI POZZI D’ACQUA

La ricerca deve fare riferimento al modello idrogeologico inteso come

ricostruzione tridimensionale del bacino idrogeologico o di una sua porzione significativa che individua:

• la probabile presenza di uno o più corpi acquiferi sotterranei;

IL MODELLO IDROGEOLOGICO

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• le loro geometrie;

• le loro caratteristiche idrauliche;

• la loro area di alimentazione;

• la localizzazione dei punti di drenaggio

Il Modello Matematico 3D dei Flussi Idrici Sotterranei nel Bacino Idrogeologico del Fiume Taro

7 IL PROGETTO E L’ESECUZIONE DEI POZZI D’ACQUA

L’ubicazione ottimale del pozzo è condizionata da:

IL PROGETTO E L’ESECUZIONE DEI POZZI D’ACQUA

• le proprietà idrauliche delle rocce e loro eventuale variabilità

• l’esistenza di direzioni preferenziali del flusso sotterraneo

• la presenza di altre captazioni

• la profondità e lo spessore dell’acquifero

• l’assetto lito-stratigrafico del sottosuolo

che determinano:

• la trasmissività dell’acquifero

• la capacità di alimentazione della falda

• la possibile interferenza di altri emungimenti

• la vulnerabilità delle acque sotterranee e le protezioni naturali della falda

Vanno inoltre valutate altre condizioni esterne come ad esempio la vicinanza a

fonti potenziali di contaminazione

8 IL PROGETTO E L’ESECUZIONE DEI POZZI D’ACQUA

L’interpretazione dei dati del rilevamento geologico fornisce i primi elementi per la costruzione del modello:

LA GEOLOGIA DI SUPERFICIE

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• definendone spessori e rapporti stratigrafici

• caratterizzandoli per le proprietà idrauliche

• ipotizzando il ruolo che può svolgere la tettonica

• individuando i litotipi presenti nell’area di studio

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A sezioni A’

A’

A

A’

A

pianta

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litotipo impermeabile litotipo permeabile litotipo permeabile saturo

contatto stratigrafico contatto tettonico livello della falda LEGENDA

traccia di sezione

A A’

10 IL PROGETTO E L’ESECUZIONE DEI POZZI D’ACQUA

Il censimento dei pozzi può fornire indicazioni molto utili sulla stratigrafia del sottosuolo e sulla presenza della falda acquifera, sulle sue potenzialità e

caratteristiche qualitative

CENSIMENTO POZZI

Le informazioni devono tuttavia essere valutate con estrema cautela in quanto gli elementi ricavabili in campagna sono spesso frammentari perchè:

• la conoscenza delle caratteristiche del pozzo nella maggior parte dei casi è generica e incompleta e, in assenza di documentazione scritta, deriva da testimonianze basate sul ricordo;

• il rilievo della profondità della captazione e della falda è spesso impedito dall’ingombro della pompa sommersa;

• è impossibile stabilire la posizione dei tratti filtranti e pertanto, nel caso comune di presenza di più livelli acquiferi sovrapposti, attribuire

correttamente a ciascuno il livello piezometrico che gli compete;

• non è dato di sapere il valore della portata di emungimento se non si conoscono le caratteristiche della pompa, da stimare quindi in base al

diametro della tubazione di mandata (nell’ipotesi che la pompa installata sia

adeguata alle potenzialità del pozzo)

11 IL PROGETTO E L’ESECUZIONE DEI POZZI D’ACQUA

In molti casi la ricostruzione del sottosuolo è agevolata dai risultati di

indagini indirette di tipo geofisico, che in condizioni ottimali possono fornire anche indicazioni di estremo dettaglio.

INDAGINI GEOFISICHE

Non sempre però le caratteristiche dei terreni del sottosuolo permettono alle indagini geofisiche (sismiche, geoelettriche) di fornire elementi utili o significativi. Ciò avviene quando la metodologia di prospezione non

consente di differenziare con adeguato dettaglio i diversi strati.

La qualità dei risultati delle prospezioni geofisiche dipende oltre che dal

tipo di indagine e di strumentazione utilizzata, anche dalla sensibilità di chi

interpreta le prove e dalla sua conoscenza del territorio in esame.

12 IL PROGETTO E L’ESECUZIONE DEI POZZI D’ACQUA

In questo esempio il forte contrasto elettrico dei terreni del sottosuolo (argille plioceniche su calcari mesozoici) facilita l’interpretazione del SEV.

SONDAGGI ELETTRICI VERTICALI

13 IL PROGETTO E L’ESECUZIONE DEI POZZI D’ACQUA

Lo stesso accade quando una forte differenza di

resistività elettrica si rileva tra il substrato argilloso (Pliocene) e i terreni di copertura quaternaria.

I SEV forniscono risultati meno buoni per la

definizione di fitte e

continue alternanze di livelli, ancor meno se

litologicamente non ben differenziati.

SONDAGGI ELETTRICI VERTICALI

14 IL PROGETTO E L’ESECUZIONE DEI POZZI D’ACQUA

LE PERFORAZIONI

Le perforazioni consentono il riconoscimento diretto del sottosuolo attraverso il prelievo di campioni di terreno e di acqua

Permettono l’esecuzione di rilievi ed indagini di vario tipo in foro (ispezioni televisive, log chimico-fisici, log geofisici, ecc.)

Consentono la realizzazione di pozzi utilizzando tubazioni di rivestimento

Le attrezzature e le metodologie di perforazione sono scelte sulla base di:

– finalità delle indagini e tipo di utilizzo del perforo (prelievo di campioni, rilievo e/o monitoraggio della falda, pozzi di pompaggio, ecc.);

– profondità e diametro delle perforazioni;

– natura dei terreni da attraversare.

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I SONDAGGI MECCANICI

Quando la ricerca idrica presenta particolari difficoltà può essere conveniente eseguire preventivamente perforazioni esplorative che permettono l’esecuzione di misure e prove nel corso dei lavori e contenere i costi in caso di esito

infruttuoso della ricerca.

I sondaggi hanno il vantaggio di fornire indicazioni molto precise sulla

stratigrafia, sulla presenza di corpi

acquiferi distinti e dei

relativi aquiclude o

aquitarde.

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Il wire line è un sistema di carotaggio che permette di recuperare le carote senza l’estrazione della batteria di perforazione.

Il carotiere è fissato con un apposito dispositivo all’estremità inferiore di una colonna di tubi di rivestimento; alla fine di ciascuna battuta di carotaggio è

recuperato con una fune di acciaio munita di un dispositivo di sgancio.

L’utilizzo del rivestimento provvisorio a seguire permette di eseguire in sicurezza prove d’acqua nelle fase di avanzamento del sondaggio proteggendo la pompa dall’eventuale distacco di materiali dalle pareti del foro.

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WIRE LINE

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Per ricerche d’acqua in condizioni difficili (ad es. presenza di acque ferruginose) o per ricerche particolari come nel campo delle acque minerali, l’esecuzione di prove d’acqua nel corso della perforazione possono essere utili per selezionare diversi spessori di acquifero con caratteristiche differenti.

A tale scopo è utile l’uso di un otturatore (packer) che consente l’isolamento del tratto più profondo del foro.

PROVE D’ACQUA A FORO SCOPERTO

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IL PROGETTO E L’ESECUZIONE DEI POZZI D’ACQUA

19 IL PROGETTO E L’ESECUZIONE DEI POZZI D’ACQUA

TECNICHE DI PERFORAZIONE

Le diverse metodologie di perforazione:

— a percussione

— a rotazione

— a rotopercussione

— con altre tecniche