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POLITECNICO DI TORINO DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'AMBIENTE, DEL TERRITORIO E DELLE INFRASTRUTTURE DIATI

PROGRAMMA DI COOPERAZIONE TRANSFRONTALIERA

Italia Svizzera2007 – 2013 “STRADA”

Linee Guida per la delimitazione delle aree di salvaguardia delle sorgenti

montane

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POLITECNICO DI TORINO DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'AMBIENTE, DEL TERRI TORIO E DELLE

INFRASTRUTTURE DIATI

PROGRAMMA DI COOPERAZIONE TRANSFRONTALIERA Italia Svizzera2007 – 2013

“STRADA”

Responsabile Scientifico Prof.ssa Marina De Maio

LINEE GUIDA

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Alla realizzazione di queste Linee Guida hanno partecipato:

• Prof.ssa M. De Maio;

• Dott.ssa R. Ghione;

• Ing. E.Suozzi;

• Dott. Ing. G. Amanzio;

• Ing. S. Crepaldi

LINEE GUIDA

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INDICE

INTRODUZIONE............................................................................................................................. 5

NORMATIVA .................................................................................................................................. 6

DIMENSIONAMENTO DELLE AREE DI SALVAGUARDIA ............................................................. 9

METODI DI ANALISI PER LA DETERMINAZIONE DELLA VULNERABILITÀ .............................. 11

ASSEGNAZIONE DEL GRADO DI VULNERABILITÀ FINALE ...................................................... 14

PROGETTAZIONE DELLE OPERE .............................................................................................. 16

ALLEGATI..................................................................................................................................... 35

LINEE GUIDA

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INTRODUZIONE Negli ultimi anni lo studio sulle sorgenti ha acquisito un ruolo sempre più preponderante nel campo

ambientale, da ciò ne consegue l’esigenza di definire nel modo più preciso ed univoco possibile le

quantità di risorse idriche disponibili per l’approvvigionamento nonché le caratteristiche fisico –

chimiche al fine di valutarne l’idoneità al consumo umano e la loro tutela.

Per tanto, in seguito alla“Collaborazione di ricerca per la gestione delle sorgenti di montagna”,

siglata, tra il Politecnico di Torino e il Servizio Geologico della Regione Autonoma Valle d’Aosta,

nell’ambito del “Programma di Cooperazione Transfrontaliera Italia Svizzera 2007 – 2013

“STRADA”sono state redatte queste “Linee Guida” con lo scopo di fornire, ai vari soggetti che

lavorano con le Risorse Idriche Sotterranee (RIS) e più nello specifico con le sorgenti montane, un

documento di facile applicazione per la corretta progettazione dell’opera di presa (esistente o ex

novo) e la definizione della loro vulnerabilità così da poter definire le relative aree di salvaguardia.

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NORMATIVA Il Codice dell'Ambiente è stato approvato con Decreto legislativo n. 152 del 3 aprile 2006,si

riporta qua di seguito l'articolo 94 del testo unico ambientale– aggiornato al 10 febbraio 2012 (D.L.

n. 5/2012)che disciplina la delimitazione delle aree di salvaguardia delle acque superficiali e

sotterranee destinate al consumo umano.

1. Su proposta delle Autorità d'ambito, le Regioni, per mantenere e migliorare le caratteristiche

qualitative delle acque superficiali e sotterranee destinate al consumo umano, erogate a terzi

mediante impianto di acquedotto che riveste carattere di pubblico interesse, nonché per la tutela

dello stato delle risorse, individuano le aree di salvaguardia distinte in zona di tutela assoluta e

zona di rispetto, nonché, all'interno dei bacini imbriferi e delle aree di ricarica della falda, la zona di

protezione.

2. Per gli approvvigionamenti diversi da quelli di cui al comma 1, le Autorità competenti

impartiscono, caso per caso, le prescrizioni necessarie per la conservazione e la tutela della

risorsa e per il controllo delle caratteristiche qualitative delle acque destinate al consumo umano.

3. La zona di tutela assoluta (ZTA) è costituita dall'area immediatamente circostante le captazioni

o derivazioni: essa, in caso di acque sotterranee e, ove possibile, per le acque superficiali, deve

avere un'estensione di almeno dieci metri di raggio dal punto di captazione, deve essere

adeguatamente protetta e deve essere adibita esclusivamente a opere di captazione o presa e ad

infrastrutture di servizio.

4. La zona di rispetto è costituita dalla porzione di territorio circostante la zona di tutela assoluta

da sottoporre a vincoli e destinazioni d'uso tali da tutelare qualitativamente e quantitativamente la

risorsa idrica captata e può essere suddivisa in zona di rispetto ristretta e zona di rispetto

allargata , in relazione alla tipologia dell'opera di presa o captazione e alla situazione locale di

vulnerabilità e rischio della risorsa. In particolare, nella zona di rispetto sono vietati l'insediamento

dei seguenti centri di pericolo e lo svolgimento delle seguenti attività:

a) dispersione di fanghi e acque reflue, anche se depurati;

b) accumulo di concimi chimici, fertilizzanti o pesticidi;

c) spandimento di concimi chimici, fertilizzanti o pesticidi, salvo che l'impiego di tali sostanze sia

effettuato sulla base delle indicazioni di uno specifico piano di utilizzazione che tenga conto della

natura dei suoli, delle colture compatibili, delle tecniche agronomiche impiegate e della

vulnerabilità delle risorse idriche;

LINEE GUIDA

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NORMATIVA d) dispersione nel sottosuolo di acque meteoriche proveniente da piazzali e strade;

e) aree cimiteriali;

f) apertura di cave che possono essere in connessione con la falda;

g) apertura di pozzi ad eccezione di quelli che estraggono acque destinate al consumo umano e di

quelli finalizzati alla variazione dell'estrazione ed alla protezione delle caratteristiche quali-

quantitative della risorsa idrica;

h) gestione di rifiuti;

i) stoccaggio di prodotti ovvero sostanze chimiche pericolose e sostanze radioattive;

l) centri di raccolta, demolizione e rottamazione di autoveicoli;

m) pozzi perdenti;

n) pascolo e stabulazione di bestiame che ecceda i 170 chilogrammi per ettaro di azoto presente

negli effluenti, al netto delle perdite di stoccaggio e distribuzione. Ècomunque vietata la

stabulazione di bestiame nella zona di rispetto ristretta.

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NORMATIVA 5. Per gli insediamenti o le attività di cui al comma 4, preesistenti, ove possibile, e comunque ad

eccezione delle aree cimiteriali, sono adottate le misure per il loro allontanamento; in ogni caso

deve essere garantita la loro messa in sicurezza. Entro centottanta giorni dalla data di entrata in

vigore della parte terza del presente decreto le regioni e le province autonome disciplinano,

all'interno delle zone di rispetto, le seguenti strutture o attività:

a) fognature;

b) edilizia residenziale e relative opere di urbanizzazione;

c) opere viarie, ferroviarie e in genere infrastrutture di servizio;

d) pratiche agronomiche e contenuti dei piani di utilizzazione di cui alla lettera c) del comma 4.

6. In assenza dell'individuazione da parte delle regioni o delle province autonome della zona di

rispetto ai sensi del comma 1, la medesima ha un'estensione di 200 metri di raggio rispetto al

punto di captazione o di derivazione.

7. Le zone di protezione devono essere delimitate secondo, le indicazioni delle regioni o delle

province autonome, per assicurare la protezione del patrimonio idrico. In esse si possono adottare

misure relative alla destinazione del territorio interessato, limitazioni e prescrizioni per gli

insediamenti civili, produttivi, turistici, agro-forestali e zootecnici da inserirsi negli strumenti

urbanistici comunali, provinciali, regionali, sia generali sia di settore.

8. Ai fini della protezione delle acque sotterranee, anche di quelle non ancora utilizzate per l'uso

umano, le regioni e le province autonome individuano e disciplinano, all'interno delle zone di

protezione , le seguenti aree:

a) aree di ricarica della falda;

b) emergenze naturali ed artificiali della falda;

c) zone di riserva.

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DIMENSIONAMENTO DELL E AREE DI SALVAGUARDIA Il dimensionamento della ZTA può essere adeguatamente ampliato in funzione della vulnerabilità

del sito e del rischio cui è soggetta la risorsa: in generale, per le sorgenti, si deve avere

un'estensione non inferiore ai 10m. Il perimetro della zona deve essere determinato tenendo conto

dell'estensione e soggiacenza delle diverse parti dell'opera di captazione.

Per la captazione alla sorgente si ha una ZTA di lunghezza (D) misurata a partire dall’estradosso

dell’opera di captazione verso monte flusso sotterraneo, (d) misurata verso valle e 3/4D

lateralmente (Tabella 1).

Tabella 1 - Valori indicativi di D e d per il dimen sionamento della zona di tutela assoluta di una sor gente nelle diverse situazioni di vulnerabilità

Situazione D d

(m) (m)

A 40 10

B 30 5

C 20 5

D 10 2

Il dimensionamento della ZR è impostato sia su criteri idrogeologici generali, sia su criteri

temporaliche sono basati, per quanto possibile, sul tempo di percorrenza. Quando non si dispone

di prove con traccianti isotopici o ambientali, che forniscano un dato più veritiero, si può comunque

giungere a un affidabile dimensionamento e un'identificazione della geometria della ZR per le

quattro situazioni. Per determinare la forma della ZR da perimetrare nelle situazioni C e D, si è

fatto riferimento alla situazione idrocinematica più ricorrente nella porzione di acquifero libero

immediatamente adiacente all'area sorgiva. Il forte richiamo costituito dalla venuta a giorno delle

acque sotterranee comporta traiettorie centripete dei filetti fluidi nella suddetta porzione di

acquifero. Il panneggio piezometrico e di tipo radiale, convergente a valle, con profilo parabolico

molto accentuato in prossimità della scaturigine. Pertanto viene identificato un settore circolare il

cui angolo al centro è di solito inferiore a 90°.La forma più adatta della ZR è un trapezoide

rovesciato (Figura 1) con base minore coincidente col limite a valle della zona di tutela assoluta,

apertura laterale di almeno 30° rispetto ai margini laterali della suddetta area ed estensione a

monte (Tabella 2).

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DIMENSIONAMENTO DELL’AREA DI SALVAGUARDIA

Figura 1 - Dimensionamento del sistema di aree di s alvaguardia per una sorgente

Tabella 2 - Dimensionamento della zona di rispetto nelle diverse situazioni di vulnerabilità identific ate

Situazione Estensionea monte D

(m) A Tutta l’area di alimentazione Efficacia limitata

B Tutta l’area di alimentazione Riducibile a 2000 m in caso di acquifero protetto in superficie

C L=400m D L=200m

Il dimensionamento della zona di protezione è possibile solo in base allo studio idrogeologico della

struttura acquifera alimentante. Facendo riferimento a situazioni idrogeologiche le più frequenti in

Italia, appare opportuno comprendere in ZP l'intera area di alimentazione delle sorgenti.

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METODI DI ANALISI PER LA DETERMINAZIONE DELLA VULNERABILITÀ I vari metodi di analisi per la determinazione della vulnerabilità dell’opera di presa prescindono

dall’installazione in sorgente di una sonda multi parametrica che acquisisca con cadenza oraria tre

parametri: livello, temperatura e conducibilità elettrica. Si specifica che occorre almeno un anno

idrogeologico di dati per poter implementare in modo corretto i metodi successivamente descritti.

Per definizione l’anno idrogeologico è l'intervallo di tempo compreso tra due periodi consecutivi di

magra, un esempio è riportato nella Figura 2,tra i tratti rossi disegnati sull’idrogramma della

sorgente è evidenziato l’anno idrogeologico.

Figura 2 - Idrogramma della sorgente ed indicazione dell’anno idrogeologico

Inoltre, è indispensabile che all’interno del bacino idrografico della sorgente vi sia almeno una

stazione meteorologica termopluviometrica per poter applicare il metodo statistico della cross

correlation, (se questa non è presente deve essere individuata quella più rappresentativa, stesso

andamento pluviometrico, dell’area in studio).

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METODI DI ANALISI PER LA DETERMINAZIONE DELLA VULNERABILITÀ Cross Correlation

Per determinare in modo oggettivo la vulnerabilità della sorgente si fa ricorso ad un metodo

statistico che si basa sull’uso di una funzione di correlazione incrociata o cross correlation.

Questo tipo di analisi può essere usata per capire quale relazione esiste tra portate - precipitazioni

e conducibilità elettrica-precipitazione, in modo da ricavare il numero di giorni che intercorre tra la

precipitazione ed il suo effetto in sorgente.

In questo modo si ottiene un tempo di percorrenza (o anche definito come time lag)secondo il

quale, la quota parte di acqua meteorica d’infiltrazione, caduta nel bacino della sorgente, riesce a

raggiungere l’opera di captazione. Se immaginiamo di sostituire all’acqua di infiltrazione di origine

meteorica un inquinante idroportato, sia esso legato ad attività antropica (settore agricolo,

industriale, ecc..) o naturale, si può avere un’idea del tempo che occorre a quest’ultimo per

raggiungere l’opera di captazione (ipotizzando che viaggi con la stessa velocità dell’acqua e non

sia soggetto a fenomeni di diluizione, dispersione e degradazione) e quindi essere immesso nella

rete di distribuzione. Per tanto ad un basso valore ottenuto dalla funzione di cross correlation si

attribuisce un alto grado di vulnerabilità alla sorgente.

Essenzialmente la funzione di cross correlation valuta lo spostamento che intercorre tra due

segnali o forme d’onda. I due segnali in questione sono la precipitazione e la portata o la

conducibilità elettrica.

Attualmente è in fase di studio un software che consentirà al tecnico di poter implementare la

funzione di cross correlation ed ottenere così un grado di vulnerabilità (Tabella 3).

Tabella 3 - Classi di vulnerabilità per l'analisi m ediante cross correlation Classe di

Vulnerabilità Grado di

Vulnerabilità Giudizio di

Vulnerabilità

0-4 A Molto alto

5-9 B Alto

10-20 C Medio

>20 D Basso

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METODI DI ANALISI PER LA DETERMINAZIONE DELLA VULNERABILITÀ Indice V.E.S.P.A.

Il metodo dell’Indice V.E.S.P.A. (Vulnerability Estimation for Spring Protection Area) si basa

sull’analisi congiunta della portata, della temperatura e della conducibilità elettrica.

L'indiceV.E.S.P.A.èdefinito come:

V=c(ρ)βγ

dove c(ρ), è il fattore di correlazione e dipende dal tipo di funzionamento della sorgente

(sostituzione, pistonaggio o omogeneizzazione), β è legato alla variabilità della temperatura, infine

γ è legato alla portata.

Anche per tale metodo è attualmente in fase di studio un software che consentirà al tecnico di

poter implementare l’equazione che fornisce l’Indice V.E.S.P.A. o Indice di Vulnerabilità (V) ed

ottenere così un grado di vulnerabilità (Tabella 4).

Tabella 4 - Classi di vulnerabilità Indice V.E.S.P.A. Giudizio di

Vulnerabilità Grado di

Vulnerabilità Indicatore di

vulnerabilità [V] Molto alto A V>10

Alto B 1<V≤10 Medio C 0.1<V≤1 Basso D V≤0.1

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ASSEGNAZIONE DEL GRADO DI VULNERABILITÀ FINALE Al fine di ottenere un grado di vulnerabilità finale si applica una procedura statistica di trattamento

dei dati. Tale procedura si basa sui risultati ottenuti inseguito all’applicazione dei due metodi

precedentemente descritti (funzione di cross correlation e Indice V.E.S.P.A.).

Operativamente si attribuisce un punteggio che va da 1 a 4 per ogni grado di vulnerabilità

associato al metodo dell’Indice V.E.S.P.A. (Tabella 5).

Tabella 5 - Attribuzione punteggi ai gradi di vulne rabilità, Indice V.E.S.P.A. Grado di

Vulnerabilità Punteggio

A 4 B 3 C 2 D 1

Mentre, per quanto riguarda l’analisi svolta mediante l’applicazione della funzione di cross

correlation, il punteggio associato va da 0 a 2 con passo 0,5 (Tabella 6).

Tabella 6 - Attribuzione punteggi funzione di Cross Correlation Grado di

Vulnerabilità Relazioneprecipitazione

- portata Relazioneprecipitazione -

conducibilità A 2 2 B 1,5 1,5 C 1 1 D 0,5 0,5

Dopodiché, si ricava il punteggio totale per somma dei punteggi (Tabella 7)forniti dai due metodi.

Tabella 7 - Esempio di attribuzione dei vari gradi di vulnerabilità per determinare il grado finale di vulnerabilità

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Grado Vulnerabilità VESPA Punteggio CC-Portata Puntegg io CC-Conducibilità Punteggio Punteggio Totale Grado di VulnerabilitàAlpe_Perrot D 1 0 2 1 2 5 B

Indice VESPA Funzione di Cross Correlation Vulnerabi lità finaleNome sorgente

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ASSEGNAZIONE DEL GRADO DI VULNERABILITÀ FINALE

Una volta ricavato il punteggio totale si usa la Tabella 8. per ricavare il grado finale di vulnerabilità

che verrà usato per dimensionare le aree di salvaguardia della sorgente secondo la procedura anzi

menzionata (vedi paragrafo “DIMENSIONAMENTO DELLE AREE DI SALVAGUARDIA”).

Tabella 8 - Classi e gradi di vulnerabilità finale

Classe di Vulnerabilità

Grado di Vulnerabilità

2-3 D 3,5-4,5 C

5-6 B 6,5-8 A

Si specifica che l’applicazione della funzione di cross correlation presuppone l’esistenza di una

qualche correlazione tra le precipitazioni insistenti nel bacino idrografico della sorgente e i

parametri di portata e conducibilità elettrica monitorati dalla sonda. Qualora questa correlazione

dovesse venire a mancare ossia il time lag ottenuto sia negativo non si potrà applicare tale metodo

e per tanto, il valore di vulnerabilità finale corrisponderà al valore ottenuto in seguito

all’applicazione dell’Indice V.E.S.P.A.

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PROGETTAZIONE DELLE OPERE

Progettazione di nuove opere (Civita, 2005)

Una moderna opera di presa deve soddisfare almeno 4 requisiti progettuali fondamentali in modo

da essere: efficacie, razionale, sicura e completa.

L'opera può dirsi efficace soltanto quando permette di raccogliere e convogliare in maniera

economicamente vantaggiosa la maggior quantità possibile di acque sotterranee, quantità, che

comunque deve essere il più vicino possibile all’ammontare delle riserve regolatrici medie annue

proprie della sorgente in questione. Ma la captazione deve essere anche e specialmente razionale,

tale da contenere lo sfruttamento dell'acquifero entro limiti prefissati, in modo da non rischiare un

progressivo depauperamento delle riserve geologiche (ove queste esistono), depauperamento

che, in un tempo più o meno breve, può portare a un deterioramento irreversibile dell'equilibrio

idrogeologico della struttura acquifera. Infine, l'opera di presa deve essere sicura, cioè garantita

contro ogni pericolo di dissesto da un lato, e di inquinamento, naturale o indotto, dall'altro. Ciò,

indipendentemente dalla delineazione del relativo sistema di aree di salvaguardia, prescritto dalla

legge,che deve garantire la sicurezza al contorno dell'opera in se stessa.

Infine è necessario sottolineare che la captazione di una sorgente deve essere sempre completa:

tutte le acque sorgive devono essere prese per poi, se necessario, rilasciarne una parte in

funzione del deflusso minimo vitale del corso d'acqua o come supero rispetto alla richiesta. È

necessario infatti ricordare che la captazione completa e totale delle acque sorgive permette di far

fronte a crisi idriche, sia come risorsa idrica integrativa o d'emergenza, sia a fronte di aumentata

richiesta, per esempio stagionale. Inoltre, l'esborso che la comunità deve sostenere oggiper la

captazione totale della risorsa, si convertirà in un risparmio quando, in un futuro neanche tanto

lontano, si dovrà procedere a una ricaptazione, per esigenze congiunturali o croniche del sistema

d'approvvigionamento idrico.

Le opere di presa delle sorgenti normali si possono dividere in due gruppi principali: nel primo

gruppo si pongono le cosiddette opere di presa alla sorgente, ossia quelle che si limitano a

raccogliere le portate naturali erogate dalle scaturigini, senza peraltro apportare modifiche

sostanziali se non in funzione della sicurezza contro l'inquinamento. Nel secondo gruppo, invece,

sono comprese tutte leopere che, più o meno indipendentemente dalle emergenze naturali,

captano le acque sotterranee emungendo direttamente dall'acquifero, con il risultato di migliorare

notevolmente il rendimento, sia pure entro limiti razionali.

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Tali opere,dette comunemente opere di presa in acquifero, si dividono a loro volta in:

• opere orizzontali (gallerie e trincee drenanti);

• opere verticali (pozzi);

• opere miste (pozzi raggiati, gallerie con pozzi ecc.);

• opere speciali, progettate per situazioni particolari, idrogeologiche e/o logistiche, come nel

caso delle opere di sovra sfruttamento controllato.

Infine, le opere di presa in acquifero si dicono complete o incomplete, a seconda che giungano a

impegnare o meno un substrato impermeabile eventualmente presente a letto dell'acquifero.

Qualunque sia la tipologia d'opera di presa progettata, essa deve essere realizzata in modo da

evitare qualsiasi possibilità d'inquinamento, naturale o indotto. Quando si opera all'interno

dell'acquifero, l'uso di esplosivi deve essere evitato salvo in casi, peraltro rari, di provata necessità.

La profondità dal piano di campagna delle captazioni alla sorgente deve essere di almeno 3 metri

di terreno naturale o di rinterro con terreno di riporto. In superficie, all'interno della zona di

protezione, tutti i dreni naturali dovranno essere canalizzati e condotti a scarico.

Genericamente, ogni opera di presa è composta da 4 parti principali:

• la captazione propriamente detta (bottino, galleria drenante, trincea, pozzi ecc.);

• le camere o vasche di sedimentazione, raccolta e carico, che dovranno essere mantenute

sotto controllo a manutenzione frequente e dotate di apposito sistema di misura della

portata;

• le condotte di derivazione e scarico;

la camera di manovra e controllo, che deve essere isolata dalla captazione vera e propria e dai

sistemi di vasche.

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Opere di presa alla sorgente

Le opere di presa alla sorgente si ricollegano a due schemi principali in dipendenza del modo con

cui l'acqua viene a giorno, ossia se la scaturigine è unica e ben individuata (bottino di presa) o se,

al contrario, la manifestazione si compone di una miriade di piccole polle e vene sparse in una

zona più o meno ristretta (drenaggi addossati).

1) Bottino di presa

Si tratta di una tipologia d'opera di captazione che, a parte i materiali utilizzati e le forme, a volte

fantasiose, dell'opera esterna, è stata usata da sempre per raccogliere le acque sorgive. La

captazione di una sorgente ben individuata prevede, innanzi tutto, un delicato lavoro di rimozione

del materiale detritico e d'alterazione, in modo da mettere a giorno la roccia in posto tutt'attorno

alla scaturigine. In seguito sarà rimossa anche parte della roccia stessa, praticando un vano

relativamente ampio che ospiterà una vasca di raccolta (bottino di presa), realizzata in muratura o

in cemento armato per tre lati e al fondo. Di qui l'acqua passa in un sistema di vasche,

dimensionate in funzione della portata massima, poste a un livello leggermente più basso di quello

del bottino (Figura 3).Tali vasche sono generalmente due, una vasca di sedimentazione, che ha

compito di trattenere gli eventuali detriti che l'acqua trasporta; e una vasca di carico dalla quale

hanno origine le opere di derivazione. Tra le due suddette vasche viene di solito posto un setto

munito di luce a stramazzo con acquisitore automatico, o altro sistema idoneo, per un'agevole

misura delle portate, conducibilità elettriche e temperature con trasmissione automatica del dato.

Questo allestimento, per altro previsto dalle leggi sull'uso delle risorse idriche e sulla loro tutela, è

estremamente importante per la delineazione delle aree di salvaguardia della captazione.

Le dimensioni delle vasche devono consentire una sufficiente manutenzione. La superficie interna

delle vasche deve essere impermeabilizzata, preferibilmente con un rivestimento levigato di malta

cementizia e gli angoli dovranno essere arrotondati in modo da favorire la periodica pulizia. Il

sistema di vasche va areato mediante apposite aperture, dotate di un sistema che impedisca

l'ingresso di materiali inquinanti e di piccoli animali.

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La vasca di carico deve essere munita di uno scarico di fondo adeguato al volume d'acqua

sorgiva, onde poter periodicamente svuotare completamente le vasche e permettere le normali

opere di manutenzione. Inoltre, la vasca di carico deve essere munita di scarico di troppo pieno a

funzionamento automatico e munito di valvola idraulica, se in diretta comunicazione con l'esterno.

Le dimensioni degli scarichi saranno tali da scaricare la portata massima, in modo da evitare ogni

rischio di tracimazione delle vasche. Tutte le parti metalliche dovranno essere protette dalla cor-

rosione: l'uso di acciaio inox è fortemente consigliato. Alla vasca di carico è innestata, mediante un

tubo munito di filtro, la tubazione d'eduzione ad almeno 20 cm al di sotto del livello minimo

raggiunto con le portata di magra ma anche almeno 20 cm al di sopra del fondo, onde evitare che

risucchi materiali depositati.

Figura 3 - Schema del bottino di presa (Civita, 2005 )

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PROGETTAZIONE DELLE OPERE L'insieme delle vascheviene contenuto in un'unica costruzione in muratura o cemento armato,

priva di aperture eccezion fatta per una porta o portello di ingresso, in acciaio e a tenuta stagna, e

di un condotto d'aerazione reso impenetrabile. Il portello d'accesso dovrà essere di almeno 50 cm

di lato, dovrà aprirsi verso l'esterno e la soglia della porta dovrà essere rialzata di almeno 20 cm

dal p.c. esterno e, comunque, sarà di altezza tale da impedire l'entrata di acque esterne nelle

vasche. La camera di manovra deve essere asciutta e, se del caso, munita di passerella con

ringhiera al di sopra del piano d'acqua.

L'opera di presa e, in particolare, le vasche, dovranno essere interrate, perché la temperatura e la

qualità delle acque sorgive non subiscano l'influenza esterna. L'intera opera è collegata alla roccia

in situ in maniera continua e curando una perfetta tenuta stagna, specialmente dal lato addossato

al versante, onde prevenire inquinamenti delle acque sorgive da parte delle acque dilavanti.

Con questo stesso scopo, l'opera di presa è circondata da una Zona di Tutela Assoluta (ZTA)

cintata e sistemata in modo da impedire inquinamenti (strato argilloso, prato, canaletti di scolo

ecc.). L'ampiezza di tale Zona di Tutela Assoluta è tanto maggiore quanto più elevato è il grado di

permeabilità dell'acquifero. Ovviamente, ogni decisione in merito alla Zona di Tutela Assoluta è

strettamente contingente e soggetta a valutazioni, caso per caso e secondo la normativa vigente.

In linea generale, non è permesso l'uso del legno come materiale da costruzione o inglobato nel

calcestruzzo. Il legname usato per sostegno e puntellatura in corso d'opera deve essere

completamente rimosso. Le tubazioni o parti in cemento-amianto sono, ovviamente, proibite e, se

usate in vecchie captazioni, dovranno essere rimosse accuratamente e sostituite a norma di legge.

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Per quanto riguarda gli altri materiali, il calcestruzzo è quello da preferire, tenendo conto delle

caratteristiche chimiche delle acque captate e della loro eventuale aggressività. In sintesi:

• materiali per la presa d'acqua: tubazioni forate in cemento, acciaio, materie plastiche

appropriate, gres, oltreché bitume, materiali aridi non calcarei, lastre ecc.;

• materiali per le condutture di collegamento, adduttrici, scarichi: tubazioni in gres,

calcestruzzo centrifugato, acciaio protetto dalla corrosione, ghisa, materie plastiche

appropriate;

• prima di mettere in servizio la captazione, le vasche saranno raschiate, pulite e

disinfettate con soluzione acquosa di CI (10÷30 g/m3). Prima di introdurre l'acqua captata in

rete, sarà effettuata un'analisi completa (C4 — cfr. DPR 236/88) a cura del Servizio

sanitario competente;

• i bottini di presa hanno varie connotazioni poiché si adattano molto bene a qualsiasi

situazione all'emergenza. Non rari sono i progetti d'opera in verticale, adatti anche e

soprattutto a venute d'acque in pressione (come capita spesso nel caso di sorgenti termali

e minerali). Alcune di queste opere sono accessibili dall'alto mediante portello e scala che

mena direttamente nella camera di manovra sotterranea.

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2) Drenaggi addossati

Nel caso di una sorgente non individuata, ma composta da molte piccole polle sparse su un fronte

più o meno ampio (caso piuttosto frequente quando la sorgente è generata da un limite di

permeabilità definito), la captazione viene effettuata mediante un sistema diverso che permette di

raccogliere tutte le vene idriche e convogliarle in un'unica opera di raccolta (Figura 4).

Figura 4 - Schema dei drenaggi addossati (Civita, 20 05)

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L'opera, a sviluppo prevalentemente orizzontale, viene realizzata partendo da uno sbancamento o

taglio iniziale che segue la linea di emergenza, mettendo a giorno la roccia acquifera ben al di

sotto della quota delle polle. Nel taglio (o trincea) in tal modo effettuato si colloca al fondo un

manufatto in calcestruzzo (platea) su cui viene messa in opera una canaletta in prefabbricato o

una tubazione in cemento opportunamente munita di feritoie per il passaggio dell'acqua sorgiva.

Lo scavo, a monte del manufatto, viene successivamente colmato mediante un vespaio in

materiale arido; le dimensioni del pietrame sono in genere decrescenti dall’opera verso monte in

modo da costituire un buon filtro. L'insieme del vespaio e della cunetta viene protetto verso l'alto

da una lastra in calcestruzzo, al di sopra della quale viene steso uno strato di argilla di circa 30 cm,

allo scopo di evitare qualunque inquinamento in seguito all'infiltrazione di acque superficiali.

L'opera viene completata, in superficie, ripristinando la superficie topografica mediante un riporto

ben compattato, attrezzato con canalette di scolo e prato.

Questi tipi di opere di presa, denominate drenaggi addossati (Civita, 1973) per distinguerli dalle

analoghe opere di captazione in acquifero dette trincee drenanti, ha una forma, in pianta, che

tende di solito a una forcella a braccia più o meno allargate: tali braccia, spesso più di due,

rappresentano la parte drenante e convogliano l'acqua verso un canale di raccolta che l'adduce a

un sistema di vasche identico, in schema, a quello dinanzi descritto, dal quale si originano le opere

di eduzione.

L'intero impianto viene di norma circondato da una Zona di Tutela Assoluta notevolmente estesa

da ogni lato.

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Opere di presa in acquifero

Caratteristica comune di tutte le opere di presa di questo tipo è quella di provocare una

depressione più o meno spinta della piezometrica dell'acquifero che alimenta l'emergenza

naturale: l'acquifero viene, dunque, sollecitato in modo che la portata emunta, a captazione

ultimata, è spesso notevolmente maggiore di quella propria della sorgente naturale. Per tale

ragione, le opere di presa in acquifero sono dette spesso captazioni per depressione della

piezometrica.Si distinguono tre tipi principali: gallerie, trincee drenanti e pozzi di captazione.

1) Gallerie drenanti

Si tratta di scavi a sviluppo allungato che vanno a impegnare in tutto o in parte la zona di un

acquifero, con lunghezza, sezione e pendenza tali da permettere di raccogliere e di portare a

giorno (o a una stazione di pompaggio) per gravità una determinata quantità di acqua sotterranea,

comunque pari o maggiore della portata sorgiva naturale. Sono opere che richiedono un notevole

impegno tecnico e finanziario e che devono necessariamente essere precedute da un accurato

studio idrogeologico in fase di progetto; il loro impiego, dunque, rappresenta una soluzione

conveniente soltanto nel caso di sorgenti di notevole entità.

A seconda della struttura idrogeologica interessata, la forma planimetrica varia, mentre quella della

sezione è generalmente legata al tipo litologico della formazione impegnata: lo scavo può essere

unico, più o meno rettilineo, quando lo scopo della galleria è quello di andare a spillare un

serbatoio acquifero superando un diaframma impermeabile; ma, più spesso, la galleria drenante

assume una forma a forcella (Figura 5) più o meno regolare, con un ramo unico ascendente

(galleria di penetrazione o di approccio) che si biforca in due rami, disposti in modo da essere

normali alle linee di flusso dell'acquifero, i quali rappresentano la galleria drenante.

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Figura 5 - Schema della galleria drenante (Civita, 2 005)

La sezione della galleria si calcola in base alla portata massima prevista, alla sua lunghezza totale,

alla sua pendenza (generalmente di poche unità per mille).

Gli spessori del rivestimento variano, ovviamente, in funzione dei terreni interessati dallo scavo e

delle loro caratteristiche meccaniche contingenti: mentre in rocce lapidee il cavo può rimanere a

lungo scoperto e l'opera viene completata con un rivestimento leggero, sovente limitato alla sola

calotta e parte dei piedritti, in rocce poco coerenti, o addirittura spingenti, il rivestimento medio o

pesante in avanzamento diviene indispensabile, unitamente all'adozione di adeguate sagome di

sezione.

Il rivestimento leggero a tutta sezione si usa talvolta anche in rocce lapidee stabili, allo scopo di

sagomare il cavo, sempre piuttosto irregolare a causa dell'irregolarità della fessurazione e dei

giunti di stratificazione. In questi casi, all'estradosso del rivestimento della galleria filtrante viene

realizzato un vespaio in materiale arido che drena le acque provenienti dalle fessure dell'acquifero,

acque che accedono al canale collettore della galleria di captazione attraverso numerose feritoie

praticate opportunamente nel rivestimento.

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La sezione definitiva della galleria drenante consta di un canale a sezione proporzionata alla

portata, e di un camminamento o passerella, posto generalmente a fianco del canale stesso o

sovrapposto a esso, tale da consentire una facile ispezione e lo spostamento degli uomini e del

materiale necessario alla manutenzione. Le gallerie drenanti possono essere costruite, in tutto o in

parte, anche come gallerie artificiali, scavando, cioè, a cielo aperto una trincea più o meno ampia

nella quale viene costituito un manufatto, con sezione identica a quella precedentemente descritta,

collegato all'acquifero mediante un vespaio; l'opera è completata col rinterro dello scavo. In molte

situazioni, gran parte delle gallerie di penetrazione sono costruite con la tecnica della galleria

artificiale, anche se questi tronchi di opera non hanno lo scopo di drenare l'acquifero ma, anzi,

sono completamente chiusi e saldati a tenuta stagna ai terreni impegnati, onde evitare

inquinamenti dall'esterno.

2) Trincee drenanti

Quando l'area sorgiva è molto ampia, quando cioè in una zona relativamente estesa si riscontrano

numerose polle più o menolocalizzate scaturenti dalla copertura, mentre ovunque la piezometrica

si mantiene a piccole profondità, viene sovente realizzata un'opera di presa costituita da una

trincea drenante (Figura 6): si tratta di una soluzione di semplice realizzazione, spesso

economicamente vantaggiosa, anche se non sempre efficace in maniera completa e rischiosa dal

punto di vista della salvaguardia dall'inquinamento.

L'opera si realizza effettuando uno scavo a sezione trapezia che, generalmentenon può spingersi

a profondità superiori ai 6÷8 m e la cui larghezza è funzione della profondità e delle caratteristiche

tecniche dei terreni impegnati. L'andamento planimetrico è sovente irregolare, poiché la trincea

segue di solitol'andamento ipsometrico o è tracciata in modo da collegare i vari punti di

manifestazione sorgiva. Al fondo dello scavo viene costruita una platea o soletta incalcestruzzo

che serve da supporto a una tubazione di grande diametro, generalmente in metallo o in cemento,

opportunamente finestrata. Intorno alla tubazioneviene formato un vespaio in materiale arido o

ghiaia; la trincea viene quindi riempita con lo stesso materiale in strati successivi sino a una quota

sufficientemente più alta della piezometrica massima prevista. Si dispone poi uno strato di argilla

compattata o di cemento, che garantisca l'isolamento dell'opera e la protezione dall'inquinamento.

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Infine, viene colmato lo scavo con materiale di riporto compattato e il piano-campagna viene

sistemato in via definitiva, con un'opportuna rete di canali di scolo delle acque superficiali

meteoriche.

Figura 6 - Schema di trincea drenante (Civita, 2005)

La trincea opera una depressione della piezometrica e le acque drenate nella tubazione di raccolta

defluiscono per gravità verso il solito apparato di vasche che rappresenta il punto di partenza della

rete di derivazione e distribuzione se le utenze si trovano a una quota più bassa. Nel caso, non

raro, di utenze poste a quote più alte dell'opera di presa, è necessario un impianto di sollevamento

che porti l'acqua a un serbatoio sopraelevato, dal quale si dipartono le derivazioni di uno o più

adduttori principali.

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Riprogettazione/adattamento opere di presa esistent i

In seguito ai numerosi sopralluoghi eseguiti si è constatato come molte delle opere di presa, site

nel territorio valdostano, non siano state realizzate a regola d’arte. In particolare, si è rilevato come

esse mostrino grandi lacune a livello progettuale, quali l’assenza dello stramazzo o il suo errato

dimensionamento, la costruzione con materiali non idonei, la mancata realizzazione della struttura

per l’alloggiamento della sonda multiparametrica e uno stato di manutenzione scarso (Figura 7).

Figura 7 - Sorgente Fontaine Claire (Issime)

Le metodologie di analisi descritte in questo lavoro necessitano, per la loro implementazione, di un

set di dati provenienti da un monitoraggio orario dei flussi che interessano l’opera di presa. Tale

monitoraggio deve essere effettuato mediante sonda multiparametrica con trasmissione dati a

distanza, oppure, dotata di data logger per il loro immagazzinamento e successivo download. La

sonda multiparametrica deve essere predisposta per misurare tre parametri: livello, conducibilità

elettrica e temperatura.

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PROGETTAZIONE DELLE OPERE L’idea progettuale per l’adattamento dell’opera di presa si basa sull’installazione di una vasca in

acciaio anti corrosione, ove possibile nell’intradosso della vasca esistente. Ciò permette, con un

notevole risparmio di tempo e risorse economiche, di rendere strumentabile l’opera e quindi

consente l’applicazione delle varie metodologie anzi menzionate. In questo modo è possibile

caratterizzare i flussi in uscita sia in termini qualitativi che quantitativi.

Naturalmente, è fondamentale che la vasca in acciaio sia dotata di stramazzo, in particolare si

predilige l’uso del modello Thompson caratterizzato da una luce triangolare (Figura 8). Tale

caratteristica permette di ottenere un monitoraggio più preciso del livello misurato dalla sonda

anche per portate medio – basse e quindi della portata ricavata con apposita formula di seguito

riportata (1).

Q=0,0142*tg(α/2)*hm2,5 (1)

dove:

• αè l’angolo al vertice inferiore i cui valori più frequentemente usati sono: 45°, 60° e 90°;

• hm è l’altezza della lama d’acqua (cm) misurata dal sensore di livello.

In fase di installazione della sonda è di fondamentale importanza che sia previsto un posto per il

suo alloggiamento e che sia in grado di preservarla dalle eventuali turbolenze provenienti dalla

vasca di sedimentazione. Affinché ciò sia possibile, è necessario che il condotto in cui alloggia la

sonda sia distante dallo stramazzo per un valore pari a 3÷4 hmax, dove Il valore di hmax corrisponde

alla massima altezza raggiunta dalla lama d’acqua sullo sfioratore. Tale condotto dovrà presentare

opportune finestrature in grado di far fluire l’acqua al suo interno. In questo modo la sonda è in

grado di acquisire una misura di livello precisa e non influenzata dalle eventuali perdite di carico

generate da una finestratura non idonea. Un’alternativa alla finestratura del condotto è la sua

costruzione in modo non completo ossia non realizzato per tutta l’altezza della vasca.

Figura 8 - Stramazzo triangolare sorgente di Entrebin (Aosta)

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PROGETTAZIONE DELLE OPERE Qui di seguito si riporta un esempio su come debba essere realizzato il progetto per l’adattamento

dell’opera esistente:

• Nel caso più semplice, in cui si abbia a che fare con un’opera in buono stato il cui flusso in

entrata non porta eccessive turbolenze all’interno della prima vasca, è sufficiente

regolarizzare il profilo dello stramazzo esistente in modo da poter ricavare la misura della

portata in seguito all’installazione della sonda multiparametrica. Quest’ultima dovrà essere

posizionata ad una distanza pari a 3÷4 hmax ed alloggiata in un apposito condotto

opportunamente finestrato per evitare il crearsi di turbolenze. La regolarizzazione del profilo

dello stramazzo può essere fatta, molto semplicemente, apponendo sullo stesso un

elemento in acciaio inox (Figura 9). Si specifica che qual’ora sia possibile si predilige

l’installazione di uno stramazzo triangolare in quanto più preciso delle altre tipologie.

Figura 9 - Regolarizzazione del profilo dello stram azzo, sorgente di Promiod (Châtillon)

Inoltre, il sistema di condotte realizzato per l’opera esistente deve consentire lo

svuotamento delle vasche in modo che possano essere attuate periodiche operazioni di

pulizia e manutenzione.

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• Se l’opera non si mostra in buono stato di manutenzione e quindi si presenta con pareti non

regolari e deteriorate, è opportuno installare delle vasche in acciaio anti corrosione

all’interno di quelle esistenti così da evitare il contatto tra acqua e i materiali non conformi.

In tali vasche dovrà essere previsto il condotto in cui sarà alloggiata la sonda e il relativo

stramazzo. Entrambi dovranno rispondere alle caratteristiche tecniche poc’anzi descritte.

• Se l’opera non si mostra in buono stato di manutenzione, non presenta un profilo regolare

dello stramazzo ed è soggetta all’ingresso di flusso turbolento nella prima vasca bisogna

adottare una serie di accorgimenti tecnici in modo da renderla strumentabile.

Per tanto, si andranno nuovamente a realizzare due vasche in acciaio inox incassate in

quelle esistenti. La prima sarà suddivisa in due vasche (Figura 10), (vasca di

sedimentazione e vasca di misura) in modo da poter risolvere il problema legato al moto

turbolento, di cui daremo spiegazione a breve, mentre, la seconda svolgerà la funzione di

vasca di carico dei flussi, i quali una volta superato lo stramazzo, verranno immessi in rete.

A monte delle vasche è necessario realizzare un grigliato che vada ad intercettare il flusso

in ingresso così da filtrare il materiale in sospensione non fine. Dopodiché, bisogna

realizzare una sezione in cui convogliare il flusso in modo che il moto passi da turbolento a

laminare. Una volta superata la sezione il flusso laminare entrerà in una seconda vasca in

cui sono presenti la sonda nel suo alloggiamento e lo stramazzo per la misura della portata.

Per la realizzazione/installazione di questi due elementi si rimanda a quanto descritto in

precedenza in questa sezione (Figura 10).

Inoltre, è fondamentale che le prime due vasche siano dotate di scarico di fondo così da

poter effettuare le operazioni di pulizia e manutenzione. Per arrestare il flusso proveniente

dalla vasca di sedimentazione si dovrà prevedere una paratia che vada ad agire sulla

sezione di restringimento così da isolare le vasche successive e convogliare tutto il flusso

nello scarico di fondo.

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POLITECNICO DI TORINO DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'AMBIENTE, DEL TERRI TORIO E DELLE INFRASTRUTTURE

DIATI


Figura 10 - Ipotesi di progetto per l’inserimento d i tre vasche in acciaio inox nell’intradosso dell’o pera esistente

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PROGETTAZIONE DELLE OPERE Come previsto dalla normativa ogni opera di captazione deve essere recintata per un’area che

corrisponde alla Zona di Tutela Assoluta. A seconda delle caratteristiche morfologiche e degli

eventuali fenomeni ambientali (quali valanghe, colate detritiche, ecc..) che colpisco l’area in cui si

trova la sorgente, bisognerà pensare al sistema di recinzione più idoneo in modo che non venga

danneggiato da tali eventi (Figura 11).

Figura 11 - Recinzione danneggiata sorgente Arpy (M orgex)

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BIBLIOGRAFIA

CIVITA M. “Idrogeologia applicata e ambientale”, CEA, Milano, (2005).

(FIORILLO F, DOGLIONI A. (2010), The relation between karst spring discharge and rainfall by

the cross-correlation analysis. Hydrogeol J 18:1881–1895;

GALLEANI L., VIGNA B., BANZATO C., LO RUSSO S. , Validation of a Vulnerability Estimator for

Spring Protection Areas: The VESPA index, Journal of Hydrology, Elsevier, pp. 13, 2011, Vol. 396,

pp 233 a 245, ISSN: 0022-1694, DOI: 10.1016/j.jhydrol.2010.11.012. (2011)

KRESIC N, STEVANOVIC Z. (eds),Groundwater hydrology of spring: engineering, theory,

management, and sustainability. Elsevier, Amsterdam ISBN 978-1-85617-502-9). (2010)

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ALLEGATI

LINEE GUIDA

Si No

Acquisizione studio idrogeologico e progetto opera di presa

Acquisizione dati da stazione meteorologica termopluviometrica all'interno del bacino idrografico della sorgente

I STEP

III STEPPresenza di vasche (sedimentazione, misura e carico) con installazione di stramazzo

III STEPInstallazione sonda multiparametrica con passo di acquisizione orario di: livello, temperatura e conducibilità elettrica

VII STEPApplico il metodo dell'Indice V.E.S.P.A. mediante apposito software. In base al grado di vulnerabilità ricavato si delimita l'area di salvaguardia (parametri d, D ed eventualmente L)

IV STEPAcquisizione di almeno un anno idrologico di dati derivanti dal monitoraggio della sonda multiparametrica

V STEPApplicazione del software per il calcolo della funzione di cross correlation . Valutare se il risultato è attendibile, se si vado allo step VI, se no vado allo step VII.

Stem

ma

Comune

Note

II STEP

CHECK LIST PER LA CORRETTA DELIMITAZIONE DELLE AREE DI SALVAGUARDIA DELLA SORGENTE

VI STEPIn base al risultato della funzione di cross correlation ottengo il grado di vulnerabilità secondo il quale si delimita l'area di salvaguardia (parametri d, D ed eventualmente L)

Linee guida ver2 - Progetto STRADA · 7 POLITECNICO DI TORINO DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA...

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