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Corso di SCIENZE DELLA TERRA

• Lezione Seconda

• Ciclo dell’Acqua

• Bilancio Idrologico

• Bacino Idrografico

• Acque superficiali, caratteristiche e parametri corsi d’acqua

• Acque sotterranee

• Riserve e risparmio idrico

• Utilizzi dell’acqua

• Inquinamento acque

Dot.For. Zerbini Matteo

Una modesta ma essenziale porzione dell’idrosfera terrestre

Le risorse idriche terrestri e la loro distribuzione nei vari serbatoi naturali.

2 ELFO-09/10 --- Classe III --- ScienzeTerra _Lezione-2 Zerbini - 2009

Il ciclo dell’acqua

Principali fasi del ciclo dell’acqua, (ciclo idrologico) in forma schematica semplificata.

Quantità di acqua in migliaia di Km3

3 ELFO-09/10 --- Classe III --- ScienzeTerra _Lezione-2 Zerbini - 2009

ELFO-09/10 --- Classe III --- ScienzeTerra _Lezione-2 4

Il Bacino Idrografico

Il Bilancio idrologico viene normalmente eseguito a livello di

Bacino Idrografico

Porzione di terra emersa che

contribuisce con le sue acque ad

alimentare un fiume o un torrente (sinonimo Bacino Imbrifero)

N.B. Bacino idrografico può essere diverso da bacino idrogeologico

Zerbini - 2009


Il Bacino Idrografico

Zerbini - 2009


Il Bacino Idrografico - caratteristiche

• Area del bacino

superficie in Km2 del bacino imbrifero

• Pendenza media dei versanti

dislivelli/distanza velocità di ruscellamento, rischio erosione e dissesto

• Lunghezza dell’asta principale

lunghezza in Km del segmento più lungo della rete idrografica

Zerbini - 2009


Profilo longitudinale

Densità di drenaggio

Il Bacino Idrografico - caratteristiche

• Pendenza media dell’asta principale

dislivello/distanza velocità della corrente (proporzionale radice quadra pendenza)

tracciare il profilo longitudinale

• Quota media del bacino

• Ordine gerarchico del reticolo

grado di biforcazione del bacino

• Densità di drenaggio

confronto tra bacini diversi

Zerbini - 2009

Le acque superficiali: i corsi d’acqua Sistema fluviale (reticolo idrografico), con le rocce di base.

Il territorio delimitato dallo spartiacque (A-C-B) costituisce il bacino idrografico.

Il territorio delimitato dagli spartiacque (A’-C-B) costituisce il bacino idrogeologico.

8 ELFO-09/10 --- Classe III --- ScienzeTerra _Lezione-2

I corsi d’acqua possono essere:

• FIUMI: corsi d’acqua perenni alimentati da sorgenti, nevi, piogge

l’acqua scorre per tutto l’anno

• TORRENTI: corsi d’acqua intermittenti alimentati dalle piogge

l’acqua scorre stagionalmente

Zerbini - 2009

I corsi d’acqua - caratteristiche

Principali caratteristiche geometriche e idrologiche di un corso d’acqua.


Perimetro bagnato = C

Area o Sezione bagnata = A

Raggio idraulico R = A/C

Larghezza pelo libero = T

Profondità (massima del fondo) = thalweg

Profondità media della corrente Y = A/T

Pendenza del pelo libero = p (dislivello/distanza)

Particelle di acqua in movimento con

moto monodimensionale chiamato

corrente

Le successive posizioni di una

particella individuano la

traiettoria

La tangente in un qualsiasi punto

individua la direzione del vettore

velocità

Canale (fluviale) perché esiste una superficie

libera di contatto fra liquido e atmosfera

pelo libero [≠condotta : la corrente scorre in un contorno chiuso]

Zerbini - 2009


I corsi d’acqua - caratteristiche

Rappresentazione schematica e

speditiva delle caratteristiche

principali di un corso d’acqua in

un punto del suo corso

N.B. 1 Sinistra e destra, sia per le sponde come in questo caso, sia più in generale per i versanti fluviali si considerano spalle alla sorgente

N.B. 2 La larghezza “a piene rive” individua l’alveo fluviale, inondabile in caso di piena

Zerbini - 2009


I corsi d’acqua - sezione d’alveo e portate

Torrente Maremola – Pietra L. (SV)

Esempi di Sezioni

Zerbini - 2009


I corsi d’acqua – calcoli delle grandezze

• Lunghezza (Km)

si considera l’asta principale del Bacino imbrifero

• Pendenza media (%)

rapporto dislivello sorgente-foce / lunghezza

• Velocità (m/s) V = CR x p

(R = raggio idraulico; p = pendenza; C = coefficiente di scabrezza)

È un parametro puntuale, varia nell’ambito di una stessa sezione (> al centro) e

lungo il corso del fiume (> nei tratti montani)

• Portata (m3/s) Q = V x A

(V = velocità media sezione; A = area sezione)

quantità di liquido (massa o volume) che attraversa una determinata sezione

nell’unità di tempo

• Portata solida (m3/s)

materiale trasportato in (soluzione), in sospensione e per trascinamento sul fundo

in caso di eventi particolari può essere ingente e causare gravi danni (lave

torrentizie)

• Energia (W) E= Q x V2

Si tratta in effetti della potenza della corrente fluviale (lavoro nell’unità di tempo)

Nilo – Kagera 6671 Km

Amazonas – Ucayali 6280 Km

Volga 3688 Km

….

Po 652 Km

Zerbini - 2009

I corsi d’acqua – la portata


Anche per i fiumi la portata

risulta comunque variabile

stagionalmente, in funzione di:

• distribuzione precipitazioni

• geologia bacino

• vegetazione

• (opere e utilizzi umani)

Portate di MAGRA

Portate di PIENA

Per gli stessi motivi può

variare anche in punti

differenti di uno stesso

corso d’acqua

Il diverso regime di due corsi d’acqua italiani: • portate medie mensili (linee verdi) • precipitazioni medie mensili (linee blu)

Zerbini - 2009

Le acque superficiali: i laghi e le conche d’acqua minori


Laghi di escavazione glaciale

• di circo – Lago del Bus (Dolomiti)

• vallivi – Lago d’Orta (Piemonte)

Zerbini - 2009

Foto Zerbini M.

I laghi e le conche d’acqua minori

Lago di Scanno (L’Aquila). È un lago di sbarramento per frana.


Lago di Viverone (Bi). È un lago di sbarramento morenico.

Laghi di sbarramento

Zerbini - 2009

Foto Zerbini M.

I laghi e le conche d’acqua minori

Lago Albano (Lazio) occupa una depressione di origine vulcanica.


Lago di Osiglia (Savona). È un lago di sbarramento artificiale.

Laghi craterici

Zerbini - 2009

Foto Zerbini M.

Le acque sotterranee e le sorgenti

La presenza nel sottosuolo di falde idriche, superficiali o profonde,

dipende dalla natura delle rocce; in particolare dalla loro permeabilità

(grado di fratturazione e porosità)


Sistemi acquiferi contenuti all’interno di rocce permeabili e porose (no fiumi e laghi sotterranei salvo poche eccezioni)

Zerbini - 2009

Le acque sotterranee e le sorgenti

Tipi più comuni di sorgenti.

A. Sorgente di deflusso.

B. Sorgente di sbarramento.

C. Sorgente di trabocco.

D. Sorgente carsica.


Dopo un tempo più o meno

lungo e a distanze più o meno

elevate le acque sotterranee

riemergono

in forma di acque sorgive

In funzione della loro qualità

e caratteristiche possono

essere considerate potabili

Zerbini - 2009

3BG_09/10_Acque2 19

Conoscere i valori di infiltrazione e l’esistenza di falde idriche ci

permette di stimare

l’entità delle riserve idriche sotterranee

che vanno successivamente preservate da squilibri e inquinamento

perché da noi utilizzate per:

• acqua destinata al consumo umano (acqua potabile)

• acqua per l’agricoltura

Le riserve idriche

Il continuo aumento di fabbisogno provoca in molti casi:

• il progressivo abbassamento del livello delle falde acquifere

• l’eccessiva captazione delle acque superficiali

?!? Future guerre tra le nazioni non più per il petrolio ma per l’acqua?!?

Zerbini - 2009

Preservare gli equilibri naturali degli ecosistemi acquatici ci permette

di conservare

qualità e disponibilità delle acque superficiali

che noi utilizziamo per:

• acqua per produzione energia

• acqua per usi industriali

• acqua per l’agricoltura

3BG_09/10_Acque2 20

Il risparmio idrico

Zerbini - 2009

Risparmio domestico alla portata di tutti

alcuni consigli … Bere l'acqua del rubinetto sono garantiti parametri igienici

Lavabiancheria e lavastoviglie

• solo a pieno carico, scegliendo modelli con consumi ridotti

Lavaggio stoviglie a mano

• utilizzando bacinelle o il lavello evitando di fare scorrere acqua se non per sciacquare

Igiene personale:

• quando ci laviamo le mani, i denti o facciamo lo shampoo o ci radiamo la barba,

teniamo aperto il rubinetto solo per il tempo necessario.

• preferiamo la doccia al bagno

• utilizziamo i frangigetto (riduttori di flusso), miscelatore di acqua che sfruttando il

principio della turbolenza, miscela aria al flusso di acqua, e crea un getto più leggero, ma

efficace (9 litri al minuto)

• utilizziamo lo scarico del WC solo quando serve, possibilmente con pulsanti che

regolano il flusso

Giardino

• innaffiare nei momenti giusti (sera o mattina).

• sistemi di irrigazione a microportata programmabili (necessita di investimento)

Assicurare una corretta manutenzione dei punti acqua e delle tubature

Lavare l’auto con moderazione e comunque con il secchio

Riciclare l’acqua quando possibile

• acqua piovana per innaffiare le piante successivamente.

• acqua che scorre in attesa che diventi calda innaffiare, lavare i pavimenti, etc.

• lava la frutta in bacinelle, acqua corrente solo per sciacquare

Zerbini - 2009 3BG_09/10_Acque2 21

Il risparmio idrico

Risparmio domestico

nuove tecnologie

alcuni esempi

RECUPERO ACQUE GRIGIE

RECUPERO ACQUE PIOVANE

http://www2.auxiliagest.it/wp-content/uploads/2009/01/eureka_systems.gif

http://www2.auxiliagest.it/wp-content/uploads/2009/01/procedimento-depurazione.gif


Il risparmio idrico Risparmio in agricoltura

un esempio

Si raccomanda in ogni caso di:

• coltivare specie e varietà adattate al clima locale;

• irrigare secondo i fabbisogni della coltura

• irrigare in funzione dell’andamento climatico

• utilizzare impianti a microportata

Teli speciali per la subirrigazione nella coltivazione

di aromatiche e ornamentali in vaso

1_Telo impermeabile di fondo con microcanalette

2_Panno sintetico ad altissima capillarità e

omogeneità di distribuzione

3_Pacciamatura drenante per uniforme risalita di

acqua per capillarità

1

2

3

4_Telo pacciamante

e ali gocciolanti che

vi si insinuano sotto

4


Utilizzazione delle acque Le acque superficiali e sotterranee vengono utilizzate dall’uomo per:

• Produzione di energia

• Usi industriali

• Usi agricoli e zootecnici

• Usi civili

Destinazione Problemi a monte Interventi Problemi a valle Interventi

Industriale Durezza /

aggressività

Addolcimento --Inquinamento termico

--Inquinamento chimico

S.O. o metalli pesanti

Raffreddamento

Depurazione

Agricola Sostanze dannose

per colture e uomo

(microorganismi e

elementi metallici)

Assenza di tali

sostanze

(no trattamenti

preventivi)

--Inquinamento falde

per percolazione (Azoto

e agrofarmaci)

--Eutrofizzazione

Limitazione uso

agrofarmaci e

fertilizzanti

Zootecnica Sostanze dannose

per animali

(microorganismi e

elementi metallici)

Assenza di tali

sostanze

(no trattamenti

preventivi)

--Inquinamento suolo e

acque superficiali

--Eutrofizzazione

Depurazione

(defosfatazione

denitrificazione)

Civile Sostanze dannose

per l’uomo

(microorganismi,

metalli e inquinanti)

Potabilizzazione --Inquinamento suolo e

acque superficiali

Depurazione

denitrificazione

Utilizzazione delle acque – produzione di energia

Un impianto ad acqua fluente (diga di Kpong) che sfrutta per produrre

energia elettrica la considerevole e costante portata del Fiume Volta,

nel Ghana – Africa (fiumi di pianura, con salto di pochi metri).

24 3BG_09/10_Acque2

La produzione di energia idroelettrica La corrente fluviale è in grado di compiere lavoro nell’unità di tempo, cioè di sviluppare

potenza (W = J/s) E= Q x V2

Gli Impianti Idroelettrici sfruttano l’energia che una massa di acqua (portata)

libera quando passa da una quota superiore ad una quota inferiore (salto).

Zerbini - 2009

25 3BG_09/10_Acque2

Impianti a bacino utilizzati in corsi d’acqua con portate minori e non costanti; il

bacino serve come serbatoio che si riempie in caso di piena e viene utilizzato nei

periodi di magra; per la produzione di energia si sfrutta il salto (dai 200 ai 1800 metri)

Diga del Vajont (Belluno)

Osiglia (Savona)

Zerbini - 2009

Utilizzazione delle acque – produzione di energia

Foto Zerbini M.


Utilizzazione delle acque – usi industriali e agricoli L’acqua utilizzata nei processi industriali proviene da corpi idrici superficiali; • non deve provocare incrostazioni e corrosioni

• Acqua per la produzione di vapore

•Acque di raffreddamento

•Acque di processo

-preparazione alimenti e bevande / -trasporto di reagenti, solvente o disperdente / -

acqua di lavaggio (Reflui industriali)

L’acqua utilizzata in agricoltura proviene da corpi idrici superficiali, da

sorgenti e da falde sotterranee; • non deve essere troppo salina, né contenere sostanze dannose per vegetali e uomo

• Zootecnia

-alimentazione bestiame / -lavaggio locali e

eliminazione deiezioni (reflui zootecnici)

• Agricoltura

-irrigazione / -fertirrigazione e trattamenti

fitosanitari

Foto Zerbini M.


Utilizzazione delle acque – usi agricoli e zootecnici

Carro – botte per trattamenti

fitosanitari con ali telescopiche

Carro – botte per spandimento

di reflui zootecnici

Foto Zerbini M.

Zerbini - 2009 Foto Zerbini M. 3BG_09/10_Acque2 28

Utilizzazione delle acque – usi civili L’acqua utilizzata per gli usi civili proviene da sorgenti e falde sotterranee,

(secondariamente da corsi d’acqua) deve avere caratteri di potabilità, cioè essere

bevuta senza nuocere alla salute:

• incolore – inodore – insapore

• senza carica batterica nociva

• senza sostanze tossiche / nocive per la salute

Una opportuna legislazione in materia determina i valori guida e le

concentrazioni massime ammissibili per i parametri organolettici, fisici,

chimici, microbiologici.

Foto Zerbini M.


Utilizzazione delle acque – usi civili

Questi parametri sono: --ORGANOLETTICI --FISICI

• temperatura • torbidità

--CHIMICI • pH • conducibilità •ioni disciolti • durezza • aggressività •fosforo • azoto • cloruri • metalli pesanti • composti organici • ossigeno disciolto

--MICROBIOLOGICI • UFC Escherichia coli • UFC Colibatteri fecali


Utilizzazione delle acque – usi civili

L’acqua destinata al consumo umano viene sottoposta sempre ed in ogni

caso a PROCESSI DI POTABILIZZAZIONE

Fisico – meccanici

• sedimentazione

• flocculazione

• filtraggio

Chimici

• clorazione

• ozonizzazione

3BG_09/10_Acque2 31

Inquinamento delle acque

Zerbini - 2009

1_INQUINAMENTO FISICO

• temperatura a) industria;

b) modifica la quantità di ossigeno disciolto e la velocità dei processi chimici e

biochimici; inibisce la vita / vitalità di alcuni organismi alterando le catene alimentari;

c) raffreddamento, riutilizzo di acque calde per altri scopi

• torbidità a)industria;

b) impedisce la fotosintesi; causa danni agli organismi acquatici;

modifica gli equilibri degli ecosistemi;

c) processi di sedimentazione / filtrazione

• radioattività a) Attività nucleari;

b) b)provoca mutazioni genetiche; c) c) vedi box

Sono fonte di inquinamento delle

acque superficiali (e sotterranee):

• acque residuali urbane

• acque di scarico delle industrie

• acque connesse con attività

agricole

SCORIE RADIOATTIVE Le scorie delle attività

nucleari vanno stoccate in contenitori isolanti di

piombo e cemento; questi riposti in discariche

temporanee (utilizzabili per 100-300 anni de i solito

costruite dall’uomo) o in discariche permanenti

rappresentate da miniere inattive, in zone stabili dal

punto di vista geologico (assenza di sismi e attività

geo-vulcanica) e lontane da falde idriche

(salgemma). ??? Ne esistono in Italia???

a) causa inquinamento

b) effetti

c) possibili rimedi


Inquinamento delle acque 2_INQUINAMENTO CHIMICO

• da petrolio a) Raffinerie, attività urbane, incidenti;

b) causa avvelenamenti per le sostanze nocive

che contiene e asfissia perché forma pellicole

impermeabili sull’acqua e sui corpi dove si

deposita;

c) (solventi), panne assorbenti, aspirazione

• da metalli pesanti a) Industria;

b) Cu, Hg, Cd, Ni, Cr, Pb a concentrazioni

elevate interferiscono con i processi metabolici

e l’attività enzimatica; provocano la morte delle

cellule;

c) trattamento e disinquinamento reflui

industriali

• da agrofarmaci a) Agricoltura;

b) sostanze organiche di sintesi con alto

spettro di tossicità nei confronti di molti

organismi;

c) riduzione o messa al bando utilizzo, buone

pratiche agricole, lotta integrata o biologica


Inquinamento delle acque 2_INQUINAMENTO CHIMICO

• da composti azotati e fosfati a) Agricoltura, Scarichi domestici;

b) eutrofizzazione delle acque (l’eccesso di

nutrienti provoca proliferazione di alghe, che

morendo aumentano biomassa in degradazione,

il veloce consumo dell’ossigeno per i processi di

degradazione instaura condizioni di anossia,

successive degradazioni anaerobie generano

acido solfidrico con estinzione di tutte le specie.

c)riduzione uso agrofarmaci, denitrificazione e

defosfatazione reflui

•da detersivi a) Scarichi domestici;

b) Formazione di schiume, scarsa

solubilizzazione ossigeno, danni agli organismi;

c) Riduzione uso detersivi, depurazione acque

• da sostanze organiche a) Scarichi di tutti i tipi;

b) Sovraccarico / stress / alterazione / blocco

processi fisici, chimici e microbiologici di

autodepurazione delle acque;

c) Riduzione immissione sostanze in oggetto.


2_INQUINAMENTO BIOLOGICO L’acqua contaminata da agenti

patogeni (batteri e virus) è veicolo di

malattie per uomo e animali. In tutte

quelle nazioni e aree nel mondo dove

la potabilizzazione dell’acqua non può

essere effettuata l’inquinamento

biologico è causa di elevata mortalità.

Carta indicativa dello stato di inquinamento delle acque dolci in Italia.


L’ACQUA E’ VITA …

PROTEGGIAMOLA!

3BG_09/10_Acque1 36

BIBLIOGRAFIA 1. Accordi B., Lupia Palmieri E., Parrotto M. – Il Globo terrestre e la sua evoluzione – Zanichelli (edizioni

varie e materiale multimediale a disposizione dei docenti). 2. Anselmo V. – Sistemazioni idrauliche e forestali – Appunti del modulo omonimo, Corso di Laurea in

Scienze Forestali e Ambientali, Università di Torino, anno corso 2000/2001. 3. Bentivogli D., Boschi M.P., Pavani G. – L’ecosistema suolo Manuale attivo di Ecologia e Geopedologia.

Cappelli Editore 2002 4. CIA Savona – Coltivazione di piante ornamentali e aromatiche in vaso mediante l’utilizzo di tecnologie

per una razionale gestione dell’irrigazione e della fertilizzazione. Progetto Dimostrativo Reg. CE125/99 – P.S.R. Regione Liguria, Misura C(3): Formazione Professionale; Sottomisura 3.3

5. Provincia di Savona – Piani di bacino stralcio sul rischio idrogeologico ai sensi del D.L. 180/98 e s.m.i. approvati con D.C.P. n. 47 del 25/11/2003 e s.m. , materiale disponibile on line al sito: http://cartonline.provincia.savona.it/bacini/prima.htm

6. http://www.altroconsumo.it/acqua/risparmio-idrico-alcuni-consigli-per-risparmiare-acqua-s107182.htm 7. www.auxiliagest.it/.../risparmio-idrico/ Materiale fotografico e iconografico • pag 2,3,4,8,9,13,14,15,16,17,18,24,33,34: bilbio nr.1 • pag 5,11: biblio nr.5 • pag 6: Google Earth • pag 7,10: biblio nr.2 • pag 14,15,16,25,27,28,29,35: archivio fotografico Zerbini Matteo • pag 21: biblio nr.7 • pag 22: biblio nr.4 • pag 25: www.vajont.net • pag 26: www.legambiente.it • pag 30: www.idrosistemi.eu/Impianti/potabilizzazione%... • pag 32: http://it.encarta.msn.com/encyclopedia_761572857/Inquinamento_delle_acque.html

Zerbini - 2009

http://cartonline.provincia.savona.it/bacini/prima.htm

http://www.altroconsumo.it/acqua/risparmio-idrico-alcuni-consigli-per-risparmiare-acqua-s107182.htm















http://www.auxiliagest.it/.../risparmio-idrico/



http://www.vajont.net/

http://www.legambiente.it/

http://www.idrosistemi.eu/Impianti/potabilizzazione civile.htm



http://it.encarta.msn.com/encyclopedia_761572857/Inquinamento_delle_acque.html

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