C’è un modo per spiegare fisicamente il perchè nella zona satura di un acquifero l’acqua si muove in senso orizzontale? Grazie

Un acquifero è una roccia che per le sue caratteristiche consente l’infiltrazione, il deflusso verticale ed orizzontale, l’immagazzinamento e la restituzione delle acque sotterranee in quantità apprezzabili e/o utilizzabili.

La zona satura di un acquifero è quella porzione di terreno che contiene acque libere di defluire in senso orizzontale.
Tale definizione implica l’esistenza di un corpo impermeabile che ne limiti l’estensione verticale e che ponga un limite inferiore all’infiltrazione.
Il corpo che possiede tale capacità è detto impermeabile relativo.

Le acque meteoriche dal momento in cui giungono sul terreno e vi si infiltrano, al momento in cui trovano recapito a mare o in un punto di risorgenza compiono, nel sottosuolo, un percorso inizialmente verticale, l’infiltrazione, e successivamente sub-orizzontale, il deflusso in falda.

La forza agente sulle acque meteoriche è la forza di gravità.
Le acque dunque cercheranno di raggiungere il livello di base (punto di risorgenza o livello del mare) il più rapidamente possibile, muovendosi in verticale sino a quando le caratteristiche della roccia nella quale si muovono lo consentono.
Nel momento in le acque incontrano un impermeabile relativo, cioè una roccia che per le sue caratteristiche impedisce l’infiltrazione, sono costrette a modificare il proprio percorso ed a cercare di giungere ai punti di recapito compiendo percorsi differenti.

Pensiamo al terreno come una grossa spugna sulla quale versiamo dell’acqua dall’alto.
L’acqua inizialmente tenderà ad infiltrarsi, e a muoversi in direzione verticale all’interno della spugna. Se la nostra spugna-acquifero è posta su un ripiano impermeabile le acque versate raggiunto il ripiano non potranno più fluire verso il basso, tenderanno a saturare la spugna, e a muoversi nel suo interno in direzione suborizzontale verso il punto più basso del limite del corpo  impermeabile.


Figura 1: Esempio di un acquifero, la roccia impermeabile impedisce l’infiltrazione delle acque oltre una certa quota,  ne consente l’accumulo e ne produce il deflusso suborizzontale.

La velocità con cui le acque si muovono all’interno di una roccia satura, e la morfologia della superficie piezometrica, sono influenzate delle caratteristiche stesse della roccia, e sono regolate da una legge fondamentale in campo idrogeologico: la legge di Darcy.

La legge di Darcy stabilisce che la portata di una falda Q, ovvero la quantità d’acqua che attraversa una sezione di falda (S) nell’unità di tempo, è pari alla prodotto di un coefficiente K per l’area S della sezione attraversata, per il gradiente piezometrico i del tratto considerato.

Q=KSi

Dove K è il coefficiente di permeabilità e definisce la capacità della roccia di essere attraversata dall’acqua.
E i il gradiente piezometrico è dato dalla differenza tra le altezze piezometriche (h1 e h2 nei pozzi 1 e 2 vedi figura 1) nel tratto L (distanza tra i pozzi 1 e 2) considerato.

Il deflusso sarà diretto da punti caratterizzati da quote piezometriche più alte a punti con quota piezometrica più bassa, e la curva piezometrica sarà tanto più inclinata quanto meno è permeabile la roccia.