IMPIEGO DI MISURE INFILTROMETRICHE E DI RESISTIVITÁ ELETTRICA PER LA CALIBRAZIONE DI MODELLI NUMERICI DI FLUSSO NON SATURO IN CALCARI FRATTURATI

Karstic and fractured acquifers are among the most important drinking water resources, although they are particularly vulnerable to contamination. Due to their heterogeneity, research aimed at a better understanding of flow, solute transport and biological processes in these hydrogeological systems is a difficult scientific challenge. Field tests were carried out on the outcrop of karstic and fractured limestone that overlies the deep aquifer of Alta Murgia in Southern Italy, which has recently been affected by untreated sludge disposal derived from municipal and industrial wastewater treatment plants. In this study, subsurface electircal resistivity measurements were used to visualise the infiltration of water in the subsoil, due to unsaturated water flow in the fractures. Simultaneously, the quasi-steady vertical flow into the unsaturated fractures was investigated by measuring water levels during infiltrometer tests, using a large adjustable ring infiltrometer, designed to be installed on-site directly on the rock to measure the field-saturated hydraulic conductivity. Electrical resistivity profile were performed using Wenner-Schlumberger array, by using 16 steel electrodes with 0.5 meter spacing and "time-lapse" technique. In the ring, the water level reached a maximum level of 13 cm from the ground surface and its decreasing was measured using a pressure transducer PTX DRUCK LDR-ENGLAND. The results obtained were used for calibrating a numerical code for unsaturated flow (in the xz plane) of fractured limestone.

La salvaguardia delle acque sotterranee assume un'importanza vitale a causa dello sfruttamento incontrollato delle risorse idriche e i frequenti fenomeni di contaminazione. Nel tempo, un inadeguato monitoraggio ambientale ha portato ad un depauperamento di questa risorsa preziosa e, conseguentemente, la crescente consapevolezza della necessità di una efficace tutela per la corretta gestione degli acquiferi. Fra questi, gli acquiferi carsici fratturati meritano particolare attenzione perché costituiscono sistemi complessi per la difficoltà di analisi dei fenomeni che regolano l'infiltrazione, il flusso e il trasporto a causa della loro estrema eterogeneità e anisotropia. In tali sistemi le fratture presenti nell'ammasso roccioso veicolano l'infiltrazione delle acque superficiali, consentendo la ricarica delle falde profonde; tuttavia le fratture rappresentano una possibile direzione preferenziale di scorrimento di eventuali inquinanti presenti sul suolo, favorendone l'immissione in falda. Inoltre, a differenza degli acquiferi porosi, la zona insatura in tali sistemi non svolge una adeguata funzione protettiva e di filtro per le sostanze inquinanti, determinando una elevata vulnerabilità della falda. Per tali motivi è necessaria l'esigenza di un approfondimento delle conoscenze e delle ricerche di questi sistemi, in modo da fornire un contributo importante allo sviluppo sostenibile del pianeta. Questo lavoro presenta un caso studio che ricade in un'area dell'Alta Murgia, nei pressi di Altamura (Ba), che è stata interessata da sversamento di fanghi derivati da impianti di trattamento e acque di scarico comunali e industriali. Tali depositi hanno causato contaminazione del suolo con sostanze tossiche quali idrocarburi, metalli pesanti ( cromo, zinco, piombo, rame e nichel) e perchlorethlyne. Al fine di analizzare e studiare la velocità di flusso e l'eventuale migrazione dell'inquinante nella zona insatura, sono state eseguite prove di campo, utilizzando un approccio multidisciplinare basato sull'esecuzione di una prova infiltrometrica e su indagini geoelettriche. Per la prova infiltrometrica è stato realizzato un anello in vetroresina di diametro pari a 2 metri, reso solidale con il substrato roccioso per mezzo di gesso a presa rapida; nell'anello infiltrometrico, parzialmente riempito di acqua, si è misurata la riduzione del livello idrico utilizzando una sonda elettrica PTX DRUCK LDR-England. Durante la prova infiltrometrica sono state eseguite misure di resistività elettrica, mediante un profilo di lunghezza pari a 7.5 metri, con un dispositivo di tipo Wenner-Schlumberger, a 16 elettrodi distanziati di 0.5 metri. Tale indagine ha consentito di determinare la variazione nel tempo della distribuzione di resistività attraverso la tecnica del Time-Lapse. I dati sperimentali sono stati utilizzati per calibrare un modello numerico di simulazione del flusso verticale (nel piano xz) della zona vadosa del sottosuolo calcareo fratturato.