CONTATTI
Caratterizzazione dell'idrologia sotterranea nei fiumi e negli estuari — Stati Uniti
CASO DI STUDIO TEM ● STATI UNITI, 2020
01 – La sfida
L'idrogeologia dei fondali di fiumi, laghi ed estuari non è quasi mai stata mappata su una scala significativa, rendendo di fatto invisibili le interfacce tra acque sotterranee dolci e salate e gli scambi tra acque sotterranee e acque superficiali.
I metodi tradizionali non consentono di coprire in modo economicamente sostenibile le centinaia di chilometri necessari per caratterizzare un sistema fluviale o estuario, soprattutto alle profondità richieste per definire con precisione la struttura idrogeologica reale. Questa lacuna ostacola una modellizzazione idrologica accurata a livello nazionale: non è possibile prevedere come interagiscono le acque sotterranee e quelle superficiali se non si riesce innanzitutto a vedere cosa si trova sotto la superficie dell’acqua.
02 – Il contesto
Una dimostrazione in più siti di FloaTEM– un sistema elettromagnetico transitorio galleggiante e trainato – volta a caratterizzare l’idrogeologia al di sotto di fiumi ed estuari in tutti gli Stati Uniti, in collaborazione con l’U.S. Geological Survey (USGS).
PARTNER
Servizio geologico degli Stati Uniti (USGS)
PAESE
Stati Uniti (Connecticut, New York, Mississippi, Massachusetts)
DEL TERRENO
Sedimenti fluviali, roccia madre, interfacce tra acque sotterranee dolci e salate
SITI ISPEZIONATI
4
TECNOLOGIA
FloaTEM
ANNO
2020
Realizzato in collaborazione con l’U.S. Geological Survey (USGS) e l’HydroGeophysics Group dell’Università di Aarhus.
03 – La soluzione
Indagine elettromagnetica transitoria galleggiante
FloaTEM è un sistema elettromagnetico transitorio galleggiante, trainato da un’imbarcazione sulla superficie dell’acqua. È stato progettato per ottenere immagini della struttura del sottosuolo a profondità maggiori rispetto ad altri strumenti TEM trainati. È stato testato in quattro siti negli Stati Uniti – il fiume Farmington (Connecticut), il corso superiore del fiume Delaware (New York), il fiume Tallahatchie (Mississippi) e l’estuario del fiume Eel (Massachusetts) – ciascuno scelto per valutare il sistema in relazione a una diversa problematica idrogeologica.
Metodologia
01
Implementazione del sistema
FloaTEM è stato trainato da un’imbarcazione in una configurazione a bobina 2×4, effettuando una mappatura continua della superficie di ogni fiume o estuario.
02
Raccolta dati da più sedi
Le indagini sono state condotte in quattro siti degli Stati Uniti, che coprono una varietà di ambienti che vanno dai fiumi d'acqua dolce a un estuario tidale ricco di sostanze nutritive.
03
Validazione incrociata
Nel sito del fiume Tallahatchie, i risultati ottenuti con FloaTEM sono stati confrontati direttamente con i dati EM a dominio di frequenza raccolti da aereo e con i dati TEM raccolti da terra tramite sistema trainato.
04
Interpretazione idrogeologica
I risultati sono stati utilizzati per individuare gli strati di roccia, le unità confinanti delle falde acquifere, i materiali dell'interfaccia sedimento-acqua e i confini tra acque sotterranee dolci e salate.
04 – I risultati
FloaTEM ha mappato gli strati di roccia e le unità confinanti delle falde acquifere in diversi siti, con una risoluzione paragonabile a quella dei metodi aerei. Nell’estuario del fiume Eel, ha rilevato lo scarico di acque sotterranee dolci terrestri con percorsi di deflusso che si estendono per centinaia di metri dalla riva, migliorando le precedenti caratterizzazioni idrogeologiche di quella zona di scambio costiero ricca di nutrienti.
4
Siti fluviali ed estuari negli Stati Uniti oggetto di indagine
oltre 100 m
Percorsi di deflusso delle acque dolci rilevati presso l'estuario del fiume Eel
2
Articoli sottoposti a revisione tra pari e pubblicati
La Regione
01
L'unica fonte d'acqua di Cape Cod
Nel 1982 l’EPA ha designato la falda acquifera di Cape Cod come unica fonte di acqua potabile per l’intero promontorio, alimentata esclusivamente dalle precipitazioni. Capire esattamente dove l’acqua dolce si incontra con l’acqua salata circostante non è qui una questione puramente teorica: è l’intero approvvigionamento idrico.
02
Quattro Stati, una domanda
I siti di Farmington, Delaware, Tallahatchie ed Eel River si estendono tra il Connecticut, New York, il Mississippi e il Massachusetts: geologie e climi diversi, per verificare se un unico metodo possa fornire una risposta affidabile alla stessa domanda ovunque.
03
Un'agenzia scientifica nazionale
Questo lavoro è stato svolto in collaborazione con l’U.S. Geological Survey, l’agenzia federale responsabile della ricerca scientifica sulle risorse idriche del Paese: non si è trattato di un incarico privato, ma di una vera e propria collaborazione di ricerca.
04
Mappatura insufficiente su larga scala
L'idrogeologia dei fondali fluviali e degli estuari non è ancora stata mappata su una scala di decine di chilometri, che è proprio quella di cui hanno bisogno gli idrologi: si tratta di una lacuna che si riscontra a livello nazionale, non solo in questi quattro siti.
05 L'impatto
Un nuovo modo di vedere sotto la superficie dell'acqua.
Da allora, FloaTEM è stato utilizzato anche al di fuori di questi quattro siti iniziali, comprese alcune indagini offshore in Danimarca. Rendendo visibili elementi che prima erano invisibili – interfacce tra acqua dolce e salata, struttura delle falde acquifere sepolte, zone di scarico delle acque sotterranee – offre agli idrologi un modo davvero nuovo per comprendere come fiumi, laghi ed estuari scambino acqua con il sottosuolo.
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