Test di pompaggio “atipici” e acquifero carbonatico del Gran Sasso: un nuovo studio idrodinamico
Caratterizzazione idrodinamica dell’acquifero carbonatico del Gran Sasso con test di pompaggio atipici senza interruzione dell’acqua potabile
Contesto: acquifero carbonatico del Gran Sasso e risorse idriche carsiche
L’acquifero carbonatico del Gran Sasso è una delle principali riserve di acqua potabile dell’Appennino centrale e alimenta una parte significativa della rete idrica dell’Abruzzo.
In questo sistema, la dissoluzione carsica e la fratturazione delle rocce calcaree generano porosità secondaria, condotti e zone ad alta permeabilità che controllano immagazzinamento e circolazione dell’acqua sotterranea.[1][2][3]
La caratterizzazione idrodinamica dell’acquifero carbonatico del Gran Sasso è cruciale per definire portate sostenibili, raggio d’influenza dei pozzi e risposta del sistema a variazioni di pompaggio e ricarica.
I test di emungimento “canonici” richiedono di norma la sospensione temporanea dell’erogazione idrica, condizione difficile da accettare in sistemi che garantiscono l’approvvigionamento quotidiano di acqua potabile.[4][5]
Il caso studio: l’acquifero carbonatico del Gran Sasso
Il lavoro di Rusi, Di Curzio e Di Giovanni (2024), pubblicato su Water, è dedicato proprio all’acquifero carbonatico del Gran Sasso, descritto dagli autori come il più esteso e produttivo dell’Appennino, con una superficie idrogeologica di circa 700 km².
L’area di studio si trova nella valle del Tirino, dove le formazioni carbonatiche della catena appenninica poggiano sui depositi marno?arenacei di avanfossa, che costituiscono l’acquiclude di base del sistema.[2][1]
L’acquifero carbonatico del Gran Sasso è caratterizzato da porosità secondaria, con un basamento marnoso impermeabile che definisce il limite inferiore della circolazione sotterranea.
Fin dalla metà del Novecento, questa struttura è stata indagata per la captazione delle sorgenti a uso potabile e per opere ingegneristiche come le gallerie autostradali, ma mancavano test idrodinamici completi eseguiti in condizioni controllate.[2][4]
Metodologia: test di pompaggio atipici senza interruzione dell’acqua potabile
L’elemento innovativo del lavoro è l’uso di test di pompaggio atipici, progettati per caratterizzare l’acquifero carbonatico del Gran Sasso in condizioni di esercizio reale, senza interrompere la fornitura di acqua potabile.
Il campo pozzi di San Rocco, che alimenta l’acquedotto, diventa in questo studio un vero laboratorio idrogeologico a cielo aperto.[1][2]
Invece di utilizzare un singolo pozzo di prova con pozzi di osservazione dedicati, gli autori hanno impostato uno step?drawdown test accendendo progressivamente un numero crescente di pozzi di captazione, mantenendo fissi i punti di osservazione piezometrica.
Il test di pompaggio atipico ha consentito di simulare diverse condizioni di sfruttamento, dal regime ordinario (portate tra 550 e 750 L/s) a condizioni di integrazione con un campo pozzi secondario (Piazzale di Bussi), usato nei periodi di maggiore richiesta idrica.[4][2]
Parametri idrodinamici dell’acquifero carbonatico del Gran Sasso
Dall’analisi congiunta dei dati di abbassamento e della geometria semplificata dell’acquifero carbonatico del Gran Sasso, gli autori hanno stimato una conducibilità idraulica media di circa 5 × 10?³ m/s.
La trasmissività media risulta pari a circa 0,3 m²/s in condizioni di regime stazionario, confermando un’elevata permeabilità legata sia alla fratturazione sia alla carsificazione diffusa.[5][1][2]
Oltre a questi parametri, i test di pompaggio atipici hanno permesso di valutare:
- l’entità del drawdown nei pozzi di pompaggio e nei piezometri di osservazione, rapportata a uno spessore saturo semplificato dell’acquifero di circa 57 metri;[2]
- il raggio d’influenza del campo pozzi, ossia l’estensione spaziale della perturbazione indotta dal pompaggio in condizioni operative;[4]
- le direzioni prevalenti di flusso durante l’esercizio, utili per comprendere le connessioni con sorgenti e con altri elementi della rete idrografica sotterranea.[4]
Questi risultati si inseriscono nel quadro di una classificazione fisico?basata degli acquiferi carbonatici, in cui parametri come il coefficiente di recessione del deflusso di base e le curve di drawdown nel tempo consentono di distinguere sistemi più o meno carsificati.[3]
Test di pompaggio atipici e gestione sostenibile delle risorse
La possibilità di eseguire test di pompaggio atipici sull’acquifero carbonatico del Gran Sasso senza interrompere la distribuzione di acqua potabile ha ricadute significative sulla gestione delle risorse idriche sotterranee.
Gli enti gestori possono acquisire dati idrodinamici di dettaglio sulle condizioni reali di sfruttamento, migliorando la stima delle portate sostenibili dei singoli pozzi e dell’intero campo pozzi.[5][2][4]
L’analisi della risposta in drawdown nel tempo consente di distinguere tra situazioni in cui si raggiunge una condizione quasi stazionaria – in cui la valutazione della sostenibilità deve avvenire alla scala del bacino carbonatico – e casi in cui il comportamento resta transitorio, rendendo la capacità di cattura del singolo pozzo il fattore limitante.
In acquiferi carbonatici eterogenei, diversi test di pompaggio mostrano che la resa dei pozzi può variare molto a seconda della posizione rispetto alle zone più fratturate o carsificate.[5]
Collegamenti con speleologia e protezione del carsismo
L’acquifero carbonatico del Gran Sasso è parte di un sistema carsico complesso, nel quale cavità e condotti non sempre sono accessibili alla speleologia esplorativa, ma giocano un ruolo essenziale nel trasporto e nell’immagazzinamento dell’acqua sotterranea.
La didattica della Società Speleologica Italiana sottolinea da anni l’importanza delle grotte come strumento per lo studio idrogeologico e per la ricostruzione dei paleoambienti.[6]
Le raccomandazioni della Union Internationale de Spéléologie (UIS) sulla protezione delle grotte e delle fonti carsiche insistono sulla necessità di definire zone di protezione e protocolli di monitoraggio per sorgenti, pozzi e cavità, in particolare durante eventi di piena e precipitazioni intense, quando il carico di contaminanti è massimo.
In questo quadro, test di pompaggio atipici come quelli applicati all’acquifero carbonatico del Gran Sasso offrono una base quantitativa utile per stabilire limiti di emungimento compatibili con la salvaguardia degli ecosistemi sotterranei.[7][2][4]
Per la comunità speleologica, la ricerca sugli acquiferi carbonatici rappresenta un ponte tra esplorazione tradizionale delle grotte e studio delle grandi strutture idrogeologiche che ne costituiscono il contesto di alimentazione e scarico.
La combinazione tra rilievi speleologici, test di pompaggio atipici e traccianti ambientali permette una lettura integrata del carsismo, utile tanto per la divulgazione quanto per la pianificazione delle misure di protezione.[8][6]
Prospettive future della caratterizzazione idrodinamica
Il lavoro su test di pompaggio atipici nell’acquifero carbonatico del Gran Sasso si inserisce in una linea di ricerca che comprende casi studio in acquiferi carbonatici, alluvionali e complessi dell’Italia centrale, sempre con l’obiettivo di evitare l’interruzione dell’esercizio degli acquedotti.
In queste applicazioni, gli stessi autori mostrano come sia possibile stimare conducibilità, trasmissività, estensione della perturbazione indotta e direzioni di flusso in acquiferi con diversa struttura geologica.[9][4]
Ulteriori sviluppi prevedono l’integrazione fra test di pompaggio atipici, analisi di idrogrammi di sorgente, traccianti chimici e isotopici e modellazione numerica, così da raffinare la classificazione quantitativa degli acquiferi carbonatici.
Questo approccio può migliorare la previsione della risposta degli acquiferi carbonatici alle variazioni di ricarica legate ai cambiamenti climatici e agli scenari di incremento della domanda idrica.[10][11][3]
Per i lettori interessati alla speleologia e all’idrogeologia carsica, studi come quello dedicato all’acquifero carbonatico del Gran Sasso mostrano come “ascoltare” il comportamento degli acquiferi sotto le montagne sia ormai possibile con strumenti quantitativi che rispettano, al tempo stesso, le esigenze di continuità del servizio idrico e la tutela degli ambienti sotterranei.[6][1]
Fonti
- Rusi, S., Di Curzio, D., & Di Giovanni, A. (2024). Hydrodynamic Characterization of Carbonate Aquifers Using Atypical Pumping Tests without the Interruption of the Drinking Water Supply. Water, 16(7), 1047. https://www.mdpi.com/2073-4441/16/7/1047[1]
- Di Curzio, D., Rusi, S., Di Giovanni, A. (2024). Unconventional pumping tests in carbonate, alluvial and complex aquifers, without interruption of drinking water exploitation. IRIS Università “G. d’Annunzio”. https://ricerca.unich.it/handle/11564/823060[4]
- Unconventional Pumping Tests in Carbonate Aquifers, Without Interruption of Drinking Water Exploitation. IRIS Università “G. d’Annunzio”. https://ricerca.unich.it/handle/11564/823059[9]
- Quantitative classification of carbonate aquifers based on hydrodynamic behaviour. Hydrogeology Journal. https://link.springer.com/article/10.1007/s10040-020-02285-w[3]
- Response to Pumping of Wells in Carbonate and Karst Aquifers and Effect on the Assessment of Sustainable Well Yield: Some Examples from Southern Italy. Water. https://www.mdpi.com/2073-4441/16/18/2664[5]
- Materiale didattico “Speleologia e ricerca scientifica” e “La speleologia italiana agli inizi del terzo millennio”, Società Speleologica Italiana (file di riferimento della Scintilena).[6]
- Protezione delle grotte e del carsismo, le raccomandazioni della UIS in 21 lingue. Scintilena. https://www.scintilena.com/protezione-delle-grotte-e-del-carsismo-le-raccomandazioni-della-uis-in-21-lingue/[7]
Fonti
[1] Hydrodynamic Characterization of Carbonate Aquifers Using … – MDPI https://www.mdpi.com/2073-4441/16/7/1047
[2] Hydrodynamic Characterization of Carbonate Aquifers Using Atypical Pumping Tests without the Interruption of the Drinking Water Supply https://pure.tudelft.nl/ws/portalfiles/portal/183950288/water-16-01047.pdf
[3] Quantitative classification of carbonate aquifers based on hydrodynamic behaviour https://link.springer.com/article/10.1007/s10040-020-02285-w
[4] Unconventional pumping tests in carbonate, alluvial and complex aquifers, without interruption of drinking water exploitation https://ricerca.unich.it/handle/11564/823060
[5] Response to Pumping of Wells in Carbonate and Karst Aquifers and Effect on the Assessment of Sustainable Well Yield: Some Examples from Southern Italy https://www.mdpi.com/2073-4441/16/18/2664
[8] Un paper scientifico sull’utilizzo dei tracciamenti con CO2 in grotta – Scintilena https://www.scintilena.com/un-paper-scientifico-sullutilizzo-dei-tracciamenti-con-co2-in-grotta/04/10/
[9] Unconventional Pumping Tests in Carbonate Aquifers … – IRIS https://ricerca.unich.it/handle/11564/823059
[10] Hydrogeological Conceptual Model of Groundwater from Carbonate Aquifers Using Environmental Isotopes (18O, 2H) and Chemical Tracers A Case Study in Southern Latium Region, Central Italy https://www.scirp.org/journal/paperinformation?paperid=22721
[11] [PDF] Evaluation of Groundwater Resources in Minor Plio-Pleistocene … https://riservacalanchidiatri.it/wp-content/uploads/2023/07/hydrology-08-00121-v4-articolo-acquiferi-Atri-Rusi.pdf
[12] Studio sull’Acquifero Carsico del Salento: Analisi Idrodinamica con Serie Temporali Brevi – Scintilena https://www.scintilena.com/studio-sullacquifero-carsico-del-salento-analisi-idrodinamica-con-serie-temporali-brevi/02/10/
[13] Glossario speleologico UIS – Lettera ‘a’ Traduzione in italiano https://www.scintilena.com/glossario-speleologico-uis-lettera-a-traduzione-in-italiano/07/22/
[14] Silicificazione e carst ipogeno in Brasile: come i fluidi idrotermali … https://www.scintilena.com/ecco-la-notizia-per-scintilenasilicificazione-e-carst-ipogeno-in-brasile-come-i-fluidi-idrotermali-plasmano-i-serbatoi-carbonatici/04/28/
[15] Lascaux: Quando il Patrimonio Paleolitico Incontra la Fragilità dell … https://www.scintilena.com/lascaux-quando-il-patrimonio-paleolitico-incontra-la-fragilita-dellambiente-carsico/01/20/
[16] Perché le AI Generative Falliscono in Geografia: Errori di … – Scintilena https://www.scintilena.com/perche-le-ai-generative-falliscono-in-geografia-errori-di-localizzazione-prossimita-e-allucinazioni/05/01/
[17] Sotto il Gran Sasso si nasconde un acquifero “parlante” – Scintilena https://www.scintilena.com/sotto-il-gran-sasso-si-nasconde-un-acquifero-parlante-la-scienza-spiega-il-boato-di-ferragosto-2023/04/09/
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[24] Una miniera di risorse nella libreria digitale di karst Information Portal – Scintilena https://www.scintilena.com/una-miniera-di-risorse-nella-libreria-digitale-di-karst-information-portal/04/14/
[25] Hydrodynamic Characterization of Carbonate Aquifers Using … https://www.research.unipd.it/handle/11577/3553566
[26] [PDF] Hydrodynamic Characterization of Carbonate Aquifers Using … – Unich https://ricerca.unich.it/retrieve/125f0075-e333-4eee-9c99-85303923e537/Di%20Giovanni%20Di%20Curzio%20Rusi%20water-16-01047%20LR.pdf
[27] [PDF] Hydrodynamic characterization of carbonate aquifers by atypical … https://www.researchsquare.com/article/rs-3781489/v1.pdf
[28] [PDF] Journal of Hydrology – Bicocca https://boa.unimib.it/retrieve/a59e49b6-8873-4051-97f2-0d46a5528a1f/Chemeri-2024-Journal%20of%20Geochemical%20Exploration-Preprint.pdf
[29] [PDF] Regional Studies – AIR Unimi https://air.unimi.it/retrieve/9e97a607-cc8a-4d69-bb71-124ea85ae9cf/EJRH_101790_published_compressed.pdf
[30] ?Diego Di Curzio? – ?Google Scholar? https://scholar.google.it/citations?user=2b0-Aw8AAAAJ&hl=it
[31] Hydrogeochemical and isotopic characterization of the main karst aquifers of the middle Valseriana (Northern Italy): Nossana and Ponte del Costone springs https://air.unimi.it/retrieve/3aa9f843-c984-43c0-90c9-789ecc59a4d5/1-s2.0-S0883292724001513-main_compressed.pdf
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