L’interazione dei grandi scavi in sotterraneo con gli acquiferi

L’obiettivo della ricerca è stato quello di definire un approccio metodologico da applicare per lo studio delle interferenze tra un acquifero e un’opera sotterranea. Tale approccio vuole essere uno stimolo ed un contributo alla definizione di una procedura riconosciuta e standardizzata a livello normativo per lo studio delle interferenze acquifero-opera sotterranea in ambito idrogeologico. Lo studio dell’interazione tra acquifero ed opere in sotterraneo non può prescindere dalla conoscenza e dall’applicazione dell’apparato normativo in materia di monitoraggio ambientale, qualità delle acque e adempimenti per la realizzazione di progetti. Risulta di fondamentale importanza, anche se non trattata esplicitamente, l’analisi della letteratura esistente in ambiti e situazioni analoghe a quella che si dovrà affrontare. La corretta ricostruzione del modello geologico e del conseguente modello idrogeologico deve essere realizzata sia mediante rilievi e sopralluoghi in situ sia attraverso dati geognostici già esistenti o derivanti da sondaggi realizzati ad hoc. La definizione di un modello idrogeologico errato conduce ad una errata stima degli apporti idrici e delle portate che il sistema acquifero è in grado di erogare con conseguenze dirette sulle operazioni di scavo e sulla sicurezza del cantiere durante la realizzazione di un’opera in sotterraneo. La configurazione di un piano di monitoraggio è un’attività imprescindibile per lo studio delle interferenze tra un’opera ed un acquifero. Esso deve essere così articolato: • monitoraggio ante opera, • monitoraggio in corso d’opera, • monitoraggio post opera. Il monitoraggio ante opera, che dovrebbe durare almeno un anno, è fondamentale sia per la comprensione del modello concettuale alla base del funzionamento dell’acquifero interessato sia per definire il livello del “bianco” rispetto ai parametri che saranno rilevati in corso d’opera. Gli impatti più rilevanti sui sistemi acquiferi interferenti un’opera possono verificarsi durante la fase di realizzazione di questa. Pertanto è necessario prevedere un monitoraggio adeguato durante tutto il periodo di cantierizzazione dell’opera, al fine di limitare i rischi connessi alle interferenze con gli acquiferi (es. inrush, sinkhole, ecc.) e permettere di intervenire tempestivamente nel caso di situazioni potenzialmente a rischio. Il monitoraggio post opera, infine, consente di verificare in fase di esercizio l’esattezza delle previsioni elaborate durante le fasi precedenti. Affinché il monitoraggio possa restituire dei dati attendibili e significativi dell’acquifero interessato bisogna prestare particolare cura sia alla corretta installazione degli strumenti sia alle prestazioni dello strumento stesso ed in particolare alla sua risoluzione. In tale contesto si preme sottolineare l’importanza della taratura degli strumenti adoperati per il monitoraggio, effettuata con frequenza idonea in funzione del parametro da misurare. La configurazione del monitoraggio deve prevedere un approccio integrato tra le misure di tipo manuale e le misure di tipo automatico: queste ultime, infatti, consentono il controllo continuo (o meglio ad alta frequenza) nel tempo delle variazioni dei parametri che caratterizzano il sistema acquifero. Tali misure devono comunque essere verificate e calibrate con opportune misurazioni manuali. La conoscenza di un acquifero e delle conseguenti interferenze con un’eventuale opera sotterranea non può escludere il monitoraggio degli apporti, siano essi di tipo liquido (piogge) che di tipo solido (fusione nivale). Il rapporto tra input (Piogge, fusione nivale) e output (sorgenti, pozzi, ecc) è un elemento chiave per la comprensione del modello idrogeologico. Oltre allo studio degli aspetti idrodinamici e degli aspetti chimico-fisici (Conducibilità elettrica specifica e Temperatura), anche il campionamento e le successive analisi di laboratorio sono indispensabili per caratterizzare le acque. L’interconnessione tra la circolazione delle acque superficiali e/o sotterranee con l’opera può essere studiata anche con l’ausilio di test con traccianti, strumento fondamentale per evidenziare le modalità di arrivo ed i tempi delle acque che circolano in superficie e nel sottosuolo. Il monitoraggio di un sistema acquifero deve essere affiancato dallo sviluppo di un modello concettuale dell’acquifero stesso che ne descriva, in modo semplificato, il suo funzionamento. Nell’ambito della ricerca si è tentato di individuare i diversi modelli concettuali che fanno riferimento sia ad acquiferi porosi che fratturati e/o carsificati. Nella consapevolezza che sistemi acquiferi in rocce fratturate e materiali porosi presentano tra loro differenze sostanziali, sono stati definiti tre “macro-modelli” nel tentativo di identificare le modalità di circolazione delle acque sotterranee applicabili ad entrambi gli acquiferi individuando: sistemi acquiferi ad elevata velocità di flusso, sistemi acquiferi a moderata velocità di flusso e sistemi acquiferi a bassa velocità di flusso. Anche l’individuazione di modelli concettuali relativi alla tipologia di alimentazione dell’acquifero interessato dall’opera riveste notevole importanza. Le diverse modalità di alimentazione infatti devono essere prese in considerazione per la previsione degli impatti e la conseguente definizione dell’estensione e della tipologia di monitoraggio. Sono state pertanto distinte principalmente tre diverse tipologie di alimentazione (primaria, secondaria e mista), relative agli apporti legati alla: • ricarica diretta (piogge o fusione nivale) che interessa nel tempo unicamente l’acquifero interessato dall’opera in sotterraneo; • acque di ruscellamento provenienti da ammassi rocciosi poco permeabili o da travasi di acquiferi secondari (in genere detritici o fratturati) che contribuiscono alla ricarica dell’acquifero in esame. In questo contesto lo studio dell’andamento delle temperature dell’acqua e dell’aria si è rivelato essere un buon indicatore della tipologia di alimentazione. Il modello concettuale ed il monitoraggio hanno un rapporto biunivoco, in quanto il monitoraggio consente il controllo relativo ad un modello concettuale che a sua volta permette la realizzazione di un piano di monitoraggio più mirato ed efficace. Da una parte, infatti, è fondamentale la taratura del modello concettuale tramite il monitoraggio, affinché questo sia effettivamente rappresentativo della realtà che modellizza. Dall’altra è consigliabile ottimizzare il piano di monitoraggio all’effettiva struttura del sistema acquifero descritta dal modello. Il lavoro di ricerca è stato avvallato dall’analisi di alcuni casi studio significativi in termini di interferenze tra sistema acquifero e un’opera sotterranea. I casi studio esaminati sono: • acquifero impostato nei livelli di gesso carsificati di una cava in sotterraneo (Moncalvo (AT)); • acquifero impostato nei livelli di gessi carsificati di una cava in sotterraneo(Calliano (AT)); • acquifero impostato in un massiccio carbonatico ed interessato dallo scavo di un tunnel stradale (Traforo del Colle di Tenda (Piemonte Meridionale)); • acque superficiali interessate dalla futura realizzazione di un tunnel ferroviario (Val Susa (Piemonte Settentrionale)) L’analisi dei casi studio nell’ambito della ricerca ha svolto un duplice ruolo: da una parte, infatti, sono stati identificati e classificati procedure ed approcci applicati nello studio di casi reali e dall’altra si è cercato, durante lo sviluppo della ricerca, di applicare a ciascuno di essi la metodologia operativa proposta. In conclusione risulta che lo studio delle interferenze tra le acque sotterranee e superficiali con le opere in sotterraneo è un argomento molto vasto e complesso ed il suo approfondimento richiede un’analisi ed una casistica molto più ampia rispetto a quella presentata nella presente ricerca che, per ovvie ragioni, è stata limitata ad alcuni casi studio sul territorio regionale.