Acque Sotterranee
Allan Freeze e John Cherry (1979)
Prefazione
Capitolo 1: Introduzione
- 1.1 Le acque sotterranee, la terra, l’uomo
- Le acque sotterranee e il ciclo idrologico
- Le acque sotterranee come risorsa
- Contaminazione delle acque sotterranee
- Le acque sotterranee come problema geotecnico
- Acque sotterranee e processi geologici
- 1.2 I fondamenti scientifici per lo studio delle acque sotterranee
- 1.3 I fondamenti tecnici per lo sviluppo delle risorse idriche sotterranee
- Letture Consigliate
Capitolo 2: Principi e proprietà fisiche
- 2.1 Legge di Darcy
- 2.2 Carico idraulico e potenziale
- Analisi di Hubbert del potenziale
- Dimensioni e unità di misura
- Piezometri e reti di flusso
- Flusso accoppiato
- 2.3 Conducibilità idraulica e permeabilità
- 2.4 Eterogeneità e anisotropia della conducibilità idraulica
- Omogeneità ed eterogeneità
- Isotropia e anisotropia
- La legge di Darcy in tre dimensioni
- Ellissoide della conducibilità idraulica
- 2.5 Porosità e l’indice dei vuoti
- 2.6 Flusso nella zona insatura e superficie di falda
- Contenuto di umidità
- Superficie di falda
- Carichi di pressione negativi e tensiometri
- Curve caratteristiche dei parametri idraulici nell’insaturo
- Zone sature, insature e frangia capillare
- Falde sospese e invertite
- Flusso multifase
- 2.7 Gli acquiferi e gli acquitardi
- Acquiferi, acquitardi e acquicludi
- Acquiferi confinati e non confinati
- Superfice potenziometrica
- 2.8 Flusso stazionario e transitorio
- 2.9 Compressibilità e Sforzi Efficaci
- Compressibilità dell’acqua
- Sforzi efficaci
- Compressibilità di un mezzo poroso
- Compressibilità dell’acquifero
- Tensioni efficaci nel non-saturo
- 2.10 Trasmissività e coefficiente di immagazzinamento
- Immagazzinamento specifico
- Trasmissività e coefficiente di immagazzinamento di un acquifero confinato
- Trasmissività e porosità efficace in acquiferi non confinati
- Immagazzinamento nella zona insatura
- 2.11 Equazioni del flusso per le acque sotterranee
- Flusso stazionario in mezzi saturi
- Flusso transitorio in un mezzo saturo
- Flusso transitorio in un mezzo non saturo
- Problemi del valore limite
- 2.12 Limitazioni dell’approccio di Darcy
- Mezzo continuo darciano e volume elementare rappresentativo
- Portata unitaria, velocità macroscopica e velocita microscopica
- Limite superiore e inferiore della Legge di Darcy
- Il flusso in ammassi rocciosi fratturati
- 2.13 Dispersione idrodinamica
- Letture consigliate
- Problemi
Capitolo 3: Proprietà chimiche e principi
- 3.1 Acque sotterranee e suoi costituenti chimici
- Acqua ed elettroliti
- Costituenti organici
- Gas disciolti
- Unità di concentrazione
- 3.2 Equilibrio chimico
- La legge di azione di massa
- Coefficienti di attività
- Equilibrio ed energia libera
- Gas disciolti
- 3.3 Associazione e dissociazione delle specie disciolte
- Condizione di elettroneutralità
- Dissociazione e attività dell’acqua
- Acidi poliprotici
- Complessi di ioni
- Il calcolo delle specie disciolte
- 3.4 Gli effetti dei gradienti di concentrazione
- 3.5 Dissoluzione minerale e solubilità
- Solubilità minerale e costante di equilibrio
- L’effetto della forza ionica
- Sistemi carbonatici
- Effetto dello ione comune
- Disequilibrio e indice di saturazione
- 3.6 Processi di ossido-riduzione
- Stati di ossidazione e reazioni redox
- Consumo di ossigeno e materia organica
- Condizioni di equilibrio Redox
- Fattori microbiologici
- Diagrammi pE–pH
- 3.7 Scambio ionico e adsorbimento
- Meccanismi
- Capacità di scambio cationico
- Equazioni di azione di massa
- 3.8 Isotopi ambientali
- Carbonio 14
- Trizio
- Ossigeno e deuterio
- 3.9 Misurazione in capo degli indici parametrici
- Letture consigliate
- Problemi
Capitolo 4: Geologia degli acquiferi
Capitolo 5: Reticolo di flusso
- 5.1 Costruzione grafica del reticolo di flusso
- Sistemi omogenei e isotropi
- Sistema eterogeneo e legge della tangente
- Sistema anisotropo e la sezione trasformata
- 5.2 Reticoli di flusso attraverso la simulazione di modelli analogici
- Modelli analogici della carta conduttiva
- Modelli analogici delle reti di resistenza
- 5.3 Simulazione numerica di reticoli di flusso
- 5.4 Reticoli di flusso nel mezzo saturo e insaturo
- 5.5 Il fronte di infiltrazione e il flusso di Dupuit
- Fronte di infiltrazione, Punto di uscita e Superficie libera
- Letture consigliate
- Problemi
Capitolo 6: L’acqua sotterranea e il ciclo idrologico
- 6.1 Sistemi di flusso regionali allo stato stazionario
- Aree di ricarica, aree di recapito e spartiacque sotterranei
- Effetto della topografia sui sitemi di flusso regionali
- Effetto della geologia sui sistemi di flusso regionali
- Pozzi artesiani effluenti
- Mappatura dei sistemi di flusso
- 6.2 Bilanci idrologici allo stato stazionario
- Interpretazione quantitativa dei sistemi di flusso regionali
- Ricarica e recapito degli acquiferi come componenti di un bilancio idrologico
- 6.3 Sistemi di flusso regionali allo stato transitorio
- 6.4 Infiltrazione e ricarica degli acquiferi
- La teoria dell’infiltrazione
- Misure in campo
- 6.5 Idrologia di versante e generazione del ruscellamento
- Deflusso superficiale
- Deflusso ipodermico
- Indicatori chimici e isotopici
- 6.6 Recessione del deflusso di base e immagazzinamento in argini
- 6.7 Interazione tra acqua sotterranea e laghi
- 6.8 Variazioni di livello dell’acqua sotterranea
- Evapotraspirazione e consumo da parte di piante freatofite
- Intrappolamento di aria durante la ricarica degli acquiferi
- Effetti della pressione atmosferica
- Carichi esterni
- Tempo di ritardo nei piezometri
- Letture consigliate
- Problemi
Capitolo 7: Evoluzione chimica delle acque sotterranee naturali
- 7.1 Sequenze e facies idrochimiche
- Chimismo delle precipitazioni
- L’anidride carbonica nel sistema suolo
- Evoluzione della sequenza degli ioni principali
- Sequenza di evoluzione elettrochimica
- 7.2 Metodi grafici e facies idrochimiche
- 7.3 Le acque sotterranee nei depositi carbonatici
- Dissoluzione nel sistema aperto
- Condizioni di sistema chiuso
- Dissoluzione incongruente
- Altri fattori
- Interpretazione delle analisi chimiche
- 7.4 Le acque sotterranee nelle rocce cristalline
- Considerazioni teoriche
- Esperimenti in laboratorio
- Interpretazione dei dati di campo
- 7.5 Le acque sotterranee nei sistemi sedimentari complessi
- Ordine di incontro
- Composizione delle acque nei depositi glaciali
- Le acque sotterranee nelle rocce sedimentarie stratificate
- 7.6 Interpretazione geochimica delle datazioni al 14C
- 7.7 Effetto membrana nei bacini sedimentari profondi
- 7.8 I tassi dei processi e la diffusione molecolare
- Letture consigliate
- Problemi
Capitolo 8: Valutazione delle risorse idriche sotterranee
- 8.1 Sfruttamento delle risorse idriche sotterranee
- Esplorazione, valutazione e sfruttamento
- Produttività di un pozzo, produttività di un acquifero e produttività di un bacino
- 8.2 Esplorazione di acquiferi
- Metodi geologici superficiali
- Metodi geologici di sottosuolo
- Metodi geofisici superficiali
- Metodi geofisici in pozzo
- Perforazione e installazione di pozzi e piezometri
- 8.3 La risposta di acquiferi ideali all’estrazione
- Flusso radiale verso un pozzo
- La soluzione di Theis
- Acquiferi semiconfinati
- Acquiferi non confinati
- Sistemi multi-pozzo, portate di estrazione intensificate, recupero del pozzo e penetrazione parziale
- Acquiferi delimitati
- La risposta di acquitardi ideali
- Il mondo reale
- 8.4 Misure di parametri: prove di laboratorio
- Conducibilità idraulica
- Porosità
- Comprimibilità
- Curve caratteristiche per l’insaturo
- 8.5 Misure di parametri: prove in piezometro
- 8.6 Misure di parametri: prove di portata
- Sovrapposizione di curve di riferimento su un grafico logaritmico
- Grafici semi-logaritmici
- Vantaggi e svantaggi delle prove di portata
- 8.7 Stima della conducibilità idraulica satura
- 8.8 Previsione della produttività di un acquifero mediante simulazioni numeriche
- I metodi alle differenze finite
- I metodi agli elementi finiti
- Calibrazione di un modello e problemi inversi
- 8.9 Previsione della produttività di un acquifero mediante simulazioni analogiche
- Analogia tra flusso di cariche elettriche e flusso di acque sotterranee
- Rete di resistenze e capacità
- 8.10 Produttività di un bacino
- Produttività sicura e produttività ottimale di un bacino idrico sotterraneo
- Bilancio idrologico transitorio e produttività di un bacino
- 8.11 Ricarica artificiale e infiltrazione indotta
- 8.12 Subsidenza del terreno
- Il meccanismo di subsidenza del terreno
- Misure di campo della subsidenza del terreno
- 8.13 Intrusione salin
- Letture consigliate
- Problemi
Capitolo 9: La contaminazione delle acque sotterranee
- 9.1 Standard di qualità dell’acqua
- 9.2 I processi di trasporto
- Costituenti non reattivi in mezzi omogenei
- Costituenti non reattivi in mezzi eterogenei
- Trasporto di costituenti reattivi
- Trasporto in mezzi fratturati
- 9.3 Comportamento idrochimico dei contaminanti
- Azoto
- Metalli in traccia
- Non metalli in traccia
- Sostanze organiche
- 9.4 Misura dei parametri
- Determinazione della velocità
- Dispersività
- Partizionamento chimico nelle varie fasi
- 9.5 Fonti di contaminazione
- Smaltimento a terra dei rifiuti solidi
- Smaltimento delle acque reflue a terra
- Attività agricole
- Perdite e sversamenti di petrolio
- Smaltimento di rifiuti radioattivi
- Smaltimento di rifiuti liquidi in pozzi profondi
- Altre fonti di contaminazione
- Letture consigliate
- Problemi
Capitolo 10: Acque sotterranee e problemi geotecnici
- 10.1 Pressioni interstiziali, fenomeni franosi e stabilità di versante
- Teoria della rottura di Mohr-Coulomb
- Metodi all’equilibrio limite per analisi della stabilità dei versanti
- Effetto delle condizioni della falda sulla stabilità dei versanti in terre
- Effetto delle condizioni della falda sulla stabilità dei versanti in roccia
- 10.2 Acque sotterranee e dighe
- Tipi di dighe e rottura delle dighe
- Filtrazione alla base delle dighe in calcestruzzo
- Grouting e drenaggio di fondazioni di dighe
- Filtrazione in regime stazionario attraverso le dighe in terra
- Filtrazione transitoria attraverso le dighe di terra
- Impatto idrogeologico dei bacini idrici
- 10.3 Venute di acque sotterranee nei tunnel
- Un tunnel come dreno stazionario o transitorio
- Rischio idrogeologico associato alle gallerie
- Previsione degli afflussi di acque sotterranee nei tunnel
- 10.4 Afflussi di acque sotterranee negli scavi
- Drenaggio ed abbattimento della falda negli scavi
- Analisi previsionale degli afflussi di acque sotterranee negli scavi
- Letture consigliate
Capitolo 11: Acque Sotterranee e Processi Geologici
- 11.1 Acque Aotterranee e Geologia Strutturale
- La Teoria di Hubbert-Rubey riguardo le Faglie di Sovrascorrimento
- Previsione e Controllo dei Terremoti
- 11.2 Acque Sotterranee e Petrolio
- Migrazione e Accumulo del Petrolio
- Intrappolamento Idrodinamico del Petrolio
- Sistemi di Flusso Regionale e Accumuli di Petrolio
- Implicazioni per l’Esplorazione Petrolifera
- 11.3 Acque Sotterranee e Processi Termali
- Regimi Termici in Sistemi di Flusso Naturali di Acque Sotterranee
- Sistemi Geotermici
- Messa in posto di un Plutone
- 11.4 Acque Sotterranee e Geomorfologia
- Carsismo e Grotte
- Sviluppo di Pendii Naturali
- Processi Fluviali
- Processi Glaciali
- 11.5 Acque Sotterranee e Mineralizzazioni di Interesse Economico
- Genesi di Depositi Minerari di Interesse Economico
- Implicazioni per l’Esplorazione Geochimica
- Letture Consigliate
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