Modello Concettuale Dell'acquifero Carbonatico Della Montagnola Senese
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EngHydroEnv Geology 2012, 15, 41-60 - doi: 10.1474/EHEGeology.2012-15.0-04.0294 Modello concettuale dell’acquifero carbonatico della Montagnola Senese (Toscana, Italy) Jenny Migliorini, Fausto Capacci, Piero Barazzuoli, Roberto Rigati Dipartimento di Scienze della Terra, Università degli Studi di Siena, Centro Interdipartimentale di Ricerca sull’Acqua (C.R.A.) [email protected], [email protected], [email protected], [email protected]. Autore corrispondente: Jenny Migliorini Conceptual model of the Montagnola Senese carbonate aquifer (Tuscany, Italy) ABSTRACT: The Montagnola Senese aquifer (known as the “Luco”) is an important and strategic water reserve in South- ern Tuscany. With this study we have furthered our knowledge for the geometrical/structural, hydrodynamic and hydro- chemical characterization of the aquifer and for the development of a conceptual model of it. The evaluation of the aqui- fer’s recharge followed two paths: the first carried out by means of an indirect evaluation of the total infiltration in com- parison to the water surplus, which lead to an estimate of an average recharge of over 21 million m3/year; the second based on the changes measured in the aquifer’s piezometric levels, estimated at approximately 20 million m3/year. As far as the water reserve is concerned, it is evaluated at around 1.6 billion m3, that is to say about 100 times greater than the dynamic resource. Key terms: Aquifer, Resource, Management, Luco Termini chiave: Acquifero, Risorsa, Gestione, Luco Riassunto media in oltre 21·106 m3/anno. La seconda, basata sulle escursioni dei livelli L’acquifero della Montagnola Senese (conosciuto come piezometrici di falda misurati (Marzo 2009-Gennaio “Luco”) è considerato un importante serbatoio idrico stra- 2010), individua una risorsa dinamica che, in virtù di una tegico della Toscana Meridionale. porosità efficace ne dell’8% (da letteratura tale Questo studio ha consentito l’approfondimento delle complesso è caratterizzato da ne tra 5 e 10%), può essere conoscenze per una migliore caratterizzazione valutata in circa 8,1·106 m3/anno, ai quali andrebbero geometrico-strutturale, idrodinamica e idrochimica sommati i circa 12·106 m3/anno di acqua che attualmente dell’acquifero e restituisce i risultati di un lavoro che ha vengono prelevati dall’acquifero, per un ammontare l’obiettivo di realizzare un modello concettuale del complessivo della risorsa annua pari a circa 20·106 m3. medesimo ai fini di una corretta valutazione e gestione Pur con tutti i limiti connessi a tale tipo di delle risorse idriche sotterranee. valutazione, i risultati ottenuti, con i due criteri, sono in I nuovi dati relativi alla geometria dell’acquifero, pieno accordo tra loro. costituito dalle formazioni carbonatiche del Calcare Per quanto concerne la riserva idrica, la sua Cavernoso e della Breccia di Grotti, sono stati acquisiti valutazione è dell’ordine di 1,6·109 m3, vale a dire circa attraverso sondaggi geoelettrici, tomografie, stratigrafie 100 volte superiore alla risorsa dinamica. di pozzi ed analisi della nuova cartografia geologica Infine, se confrontiamo le valutazioni della risorsa regionale 1:10000. rinnovabile con l’attuale domanda d’acqua ad uso Ciò ha permesso di valutare la sua estensione, 2 idropotabile, si nota che a fronte di una ricarica media affiorante e non, pari a circa 166,3 Km a fronte di 6 3 2 pari a circa 21·10 m, i consumi ammontano a circa un’area di alimentazione pari a circa 91,6·Km . L’intero 11,7·106 m3; è quindi teoricamente possibile un ulteriore complesso idrogeologico permeabile risulta avere uno utilizzo della falda ospitata nell’acquifero del Luco. spessore medio di circa 178 m. La valutazione della ricarica dell’acquifero ha seguito Introduzione due strade. La prima, una volta definita la superficie dell’area di L’obiettivo di questo lavoro è quello di fornire un valido ricarica per infiltrazione, attraverso la valutazione supporto scientifico alla progettazione e alle politiche di indiretta dell’infiltrazione totale in relazione gestione della qualità e della conservazione delle risorse all’eccedenza idrica calcolata. Tale valutazione (dati idriche del territorio. medi del periodo 1967-2006) porta a stimare la ricarica Per lo studio dell’Acquifero Carbonatico della Monta- 41 Migliorini J., Capacci F., Barazzuoli P., Rigati R. / EngHydroEnv Geology 15 (2012) 41-60 Figura - 1: Ubicazione dell’area di studio Figure - 1: Map of the area under study 42 Migliorini J., Capacci F., Barazzuoli P., Rigati R. / EngHydroEnv Geology 15 (2012) 41-60 gnola Senese e Piano di Rosia o Acquifero del “Luco” giurassica che ha portato all’apertura dell’Oceano Ligure- (Codice Identificativo C.I.S.S. Regione Toscana: Piemontese e una convergente (dal Cretacico inferiore 99MM030), l’area indagata (Figura 1) occupa una por- all’Eocene medio) che ha portato alla chiusura del bacino zione del territorio della Provincia di Siena per una super- stesso. Le fasi successive che hanno caratterizzato la sto- ficie di circa 200 km2 e ricade sotto le Amministrazioni ria dell’Appennino Settentrionale hanno visto l’alternarsi comunali di Casole d’Elsa, Monteriggioni, Siena, Sovicil- di due eventi deformativi principali a partire le, Castellina in Chianti, Monteroni d’Arbia e Murlo (Fo- dall’Oligocene D1 e D2 (Carmignani et alii, 1995; De- gli 2964, 2963, 2962, 2961 della Carta Topografica Re- candia et alii, 1998; Liotta, 2002). gionale alla scala 1:25.000). L’assetto geologico della zona è rappresentato in La zona di studio è relativamente estesa e, come tale, Figura 2. Di seguito vengono descritti i litotipi costituenti al suo interno si osservano diverse forme del rilievo: il l’acquifero, secondo la differenziazione proposta nelle paesaggio è prevalentemente collinare con quota media di Note illustrative alla carta Geologica d’Italia, Foglio 296 circa 300 metri s.l.m.; tuttavia si osserva una discreta Siena (Costantini et alii, 2010). varietà di paesaggi sia collinari sia pianeggianti, in Unità della Falda Toscana relazione alle caratteristiche litostrutturali delle La Falda Toscana è rappresentata da termini calcarei che formazioni geologiche affioranti e allo sviluppo rivestono molta importanza nello studio idrogeologico morfologico e tettonico dell’area. perché, insieme ai terreni miocenici della Breccia di Il reticolo idrografico presenta diversi tipi di Grotti, costituiscono l’acquifero. Si colloca al tetto drenaggio. I più diffusi sono quelli dendritico e dell’Unità Toscana Metamorfica, di cui rappresenta le subparallelo-dendritico, è comunque rilevabile anche un litologie di origine: in prevalenza calcari nella parte infe- certo controllo strutturale dell’andamento delle aste riore, mentre nella parte superiore prevale la componente uviali principali, che sono quasi sempre orientate in silico-clastica (argille-marne). direzione NE-SO oppure NO-SE. La facies più diffusa nelle aree della Montagnola Nell’area ricadono porzioni di due bacini di Senese è quella del Calcare Cavernoso, CCA: è costituita importanza regionale: quello del Fiume Ombrone, di cui da una breccia tettonica ed autoclastica ad elementi fanno parte i due sottobacini del Fiume Merse e del carbonatici grigi e cemento calcareo, con tipica struttura a Torrente Arbia, affluenti di destra; quello del Fiume cellette (talvolta riempite da polvere grigia dolomitica Arno, di cui fa parte il sottobacino del Fiume Elsa. nota in letteratura come “cenerone”); raramente presenta Il crinale della Montagnola-Monte Maggio una grossolana stratificazione. La formazione è delimitata rappresenta lo spartiacque geomorfologico. L’ambito più a letto e a tetto da contatti tettonici: essa poggia su esteso è quello del Fiume Merse che occupa gran parte formazioni diverse dell’Unità di Monticiano-Roccastrada dell’area considerata; quello del Fiume Elsa, meno ed è sormontata dalle formazioni delle Unità liguri ed in esteso, è localizzato nella parte nord-occidentale dell’area particolare dalle Argille a palombini; il suo spessore è, di oggetto di studio. conseguenza, molto variabile; quello massimo è Il paesaggio presenta caratteri di tipo carsico, in valutabile in alcune centinaia di metri. Per quanto quanto impostato sulle formazioni dolomitico-calcaree riguarda l’età, tale formazione viene attribuita al Norico della Montagnola Senese. Si può pensare ad un avanzato (Triassico sup.) sulla base di correlazioni stadio di morfogenesi carsica chiaramente desumibile litostratigrafiche con altri affioramenti della Toscana. dalle forme dolci ed arrotondate solcate da valli e vallecole, molte delle quali sospese e prive di corsi Formazioni Neogeniche d’acqua. Le formazioni Neogeniche sono legate alla fase tettonica La forma più rilevante è il polje che ha originato la distensiva. Nei bacini formatisi in questa fase si realizza- conca di Pian del Lago. Altre forme diffuse sono doline, no diversi cicli deposizionali marini e continentali dovuti inghiottitoi e cavità ipogee a sviluppo orizzontale e all’azione combinata di variazioni eustatiche e movimenti verticale (Castagnini, 2008), chiara testimonianza tettonici verticali. Nell’area di studio le litologie deposita- dell’ottima capacità dei terreni presenti a farsi tesi in questo contesto mostrano il risultato della rielabo- attraversare dalle acque. razione (erosione-trasporto-sedimentazione) delle rocce preesistenti. Inquadramento geologico – strutturale e geome- Le litologie caratterizzanti sono composte, quindi, da tria dell’acquifero sabbie, argille e conglomerati di ambiente continentale e da successioni di ambiente