In the study area (Venetian hinterland, Porto Marghera) there is an average of a few hundred artesian wells (80-350 m in depth) drilled between 1910-1970 and later abandoned. These wells represent a means through which the artesian waters rise; therefore a dispersion process takes place between the groundwaters in the Shallow Aquifer System (0-80 m) and those in the deep artesian aquifers (Artesian Aquifer System, 80-350 m below ground level), in which the hydraulic head has steadily risen for the last 40 years. In this instance the shallow aquifers (about 0-30 m) could be subjected to a recharge through the abandoned wells. This recharge effect adds itself to a hydro-geological system greatly influenced by anthropic activities, such as: safety measures by means of a drainage system made up of many pumping stations which guard both the phreatic level in wide-spread areas and the hydraulic head; diaphragm walls in the whole area of Porto Marghera both near the lagoon border and the inland. The diaphragm wall goes down to 15-20 m in depth. These diaphragm walls should remove the superfluous groundwaters that – by passing through highly polluted lands – must necessarily be dealt with and treated in suitable plants. The spontaneous rise of the groundwaters through abandoned wells due to the increase of the hydraulic head in the deep aquifers has not been studied in depth from a scientific point of view. The analytical and numerical models available in scientific literature mainly deal with the definition of a system made up of abandoned deep wells, through which fluids may run because of the injection of fluid waste or carbon dioxide through injection wells. Starting from the analytical solutions suggested by different authors new ones have been achieved which may be more effectively adapted to the unusual problems occurred in defining the vertical flow through abandoned wells. The use of these solutions requires the analysis of a series of hydrogeological parameters. The most important is the geometrical reconstruction of the aquifers involved. An updated hydro-geological model of the whole study area is necessary. As there is no data on explorations at such depths, an updated hydrostratigraphic reconstruction has been developed of the only core drilling on which there is a lot of information: the Ve-1 drilled at 951 m in 1971. The reference hydrostratigraphic sequence required an analysis of the earliest scientific publications on Ve-1 on a sedimen-tological, palynological and magnetostratigraphic level. The data from the stratigraphies of some wells built through full drilling has been used in a new software package completed in this paper (modalstrata). Modalstrata allows the establishment of a mean stratigraphy from a series of reference verticals in a certain area. In the areas in which there is not much stratigraphic data, the geophysical method of passive seismic was used which allows the identification of lateral continuity in the main reflectors. This hydrostratigraphic model is confirmed by the comparison of a first hydrostratigraphic series developed for Ve-1. Therefore the updated hydrostratigraphic model of the study area allowed the definition of the geometries included in the analytical solutions in order to identify the leakage rates in the spe-cific instance a sufficient number of hydrogeological parameters are known. The GIS environment manages a great amount of data and information. The use of GIS means also allows the development of further geostatistical assessments.

Nell’area di studio (hinterland veneziano, Porto Marghera) si segnala la presenza di alcune centinaia di pozzi artesiani (80-350 m di profondità) realizzati nel periodo 1910-1970, successiva-mente dismessi. Tali pozzi rappresentano un possibile passaggio di risalita delle acque artesiane; processo, può innescarsi pertanto un di miscelazione tra le acque sotterranee del Sistema Acquifero Superficiale (0-80 m) con quelle contenute negli acquiferi artesiani profondi (Sistema Acquifero Artesiano, 80-350 m dal piano campagna) dove il potenziale piezometrico è in continua crescita da almeno 40 anni. In tal caso gli acquiferi prossimi al piano campagna (ca 0-30 m) potrebbero essere soggetti alla ricarica attraverso questi pozzi abbandonati. Tale effetto di ricarica va ad aggiungersi ad un sistema idrogeologico fortemente condizionato dalle attività antropiche, quali: il drenaggio prodotto dal sistema di bonifiche costituito da numerose idrovore che mantengono su vaste aree il livello freatico e piezometrico al di sotto del piano campagna; la conterminazione dell’intera area di Porto Marghera, sia in corrispondenza della gronda lagunare, sia nelle aree interne (retromargina-mento). Il marginamento si spinge fino a 15-20 m di profondità. Tale conterminazione prevede l’allontanamento delle acque sotterranee in surplus, che - attraversando terreni caratterizzati da un forte livello di contaminazione - devono necessariamente essere allontanate e trattate per un opportuno stoccaggio. La risalita spontanea di flussi di acque sotterranee attraverso pozzi abbandonati a causa di un incremento del potenziale piezometrico negli acquiferi profondi, dal punto di vista scientifico è un argomento poco investigato. I modelli analitici e numerici disponibili nella letteratura scientifica sono rivolti soprattutto alla definizione di un sistema composto da pozzi profondi dismessi, attraverso si possono avere flussi causati dall’iniezione di rifiuti fluidi o anidride carbonica attraverso da pozzi di re-immissione. L’applicazione di tali soluzioni richiede la conoscenza di una serie di parametri idrogeologici. Il più importante di questi è la ricostruzione geometrica degli acquiferi coinvolti. Un modello idrogeologico aggiornato dell’intera area di studio risulta essere necessario. Poiché mancano dati di indagini dirette alle profondità di interesse, è stata effettuata una aggiornata ricostruzione idrostrati-grafica dell’unico carotaggio continuo del quale si hanno numerose informazioni: il Ve-1 realizzato a 951 m nel 1971. La successione idrostratigrafica di riferimento ottenuta ha richiesto l’analisi delle più recenti pubblicazioni scientifiche relative al Ve-1 in ambito sedimentologico, palinologico, magnetostratigrafico. I dati provenienti dalle stratigrafie derivate da alcuni pozzi realizzati a distruzione di nucleo sono stati utilizzati all’interno di un nuovo pacchetto software, sviluppato all’interno del presente studio (modalstrata). Modalstrata consente di ottenere una stratigrafia media da una serie di verticali d’indagine in una determinata area. Nelle aree dove la distribuzione di dati stratigrafici è carente, è stato utilizzato il metodo geofisico della sismica passiva che ha consentito di individuare la conti-nuità laterale di alcuni riflettori principali. Il modello idrostratigrafico così ottenuto è stato validato attraverso il confronto con la successione idrostratigrafica precedentemente definita per il Ve-1. This hydrostratigraphic model is confirmed by the comparison of a first hydrostratigraphic series developed for Ve-1. Il modello idrostratigrafico aggiornato dell’area di studio ha così consentito la definizione delle geometrie da inserire all’interno delle soluzioni analitiche per la definizione delle portate di leakage ad un caso specifico, del quale si dispone di un sufficiente numero di parametri idrogeologici. Un ambiente GIS gestisce un elevato numero di dati ed informazioni. Il ricorso all’uso di applicativi GIS, permette anche lo sviluppo di ulteriori valutazioni geostatistiche e decisionali.

HYDROGEOLOGICAL SURVEYS AND ANALYTICAL APPLICATIONS OF THE VENETIAN AQUIFER SYSTEM. IMPLEMENTATIONS OF SAFETY MEASURES FOR THE VENICE LAGOON AREA / Cultrera, Matteo. - (2010 Feb 02).

HYDROGEOLOGICAL SURVEYS AND ANALYTICAL APPLICATIONS OF THE VENETIAN AQUIFER SYSTEM. IMPLEMENTATIONS OF SAFETY MEASURES FOR THE VENICE LAGOON AREA

Cultrera, Matteo
2010-02-02

Abstract

In the study area (Venetian hinterland, Porto Marghera) there is an average of a few hundred artesian wells (80-350 m in depth) drilled between 1910-1970 and later abandoned. These wells represent a means through which the artesian waters rise; therefore a dispersion process takes place between the groundwaters in the Shallow Aquifer System (0-80 m) and those in the deep artesian aquifers (Artesian Aquifer System, 80-350 m below ground level), in which the hydraulic head has steadily risen for the last 40 years. In this instance the shallow aquifers (about 0-30 m) could be subjected to a recharge through the abandoned wells. This recharge effect adds itself to a hydro-geological system greatly influenced by anthropic activities, such as: safety measures by means of a drainage system made up of many pumping stations which guard both the phreatic level in wide-spread areas and the hydraulic head; diaphragm walls in the whole area of Porto Marghera both near the lagoon border and the inland. The diaphragm wall goes down to 15-20 m in depth. These diaphragm walls should remove the superfluous groundwaters that – by passing through highly polluted lands – must necessarily be dealt with and treated in suitable plants. The spontaneous rise of the groundwaters through abandoned wells due to the increase of the hydraulic head in the deep aquifers has not been studied in depth from a scientific point of view. The analytical and numerical models available in scientific literature mainly deal with the definition of a system made up of abandoned deep wells, through which fluids may run because of the injection of fluid waste or carbon dioxide through injection wells. Starting from the analytical solutions suggested by different authors new ones have been achieved which may be more effectively adapted to the unusual problems occurred in defining the vertical flow through abandoned wells. The use of these solutions requires the analysis of a series of hydrogeological parameters. The most important is the geometrical reconstruction of the aquifers involved. An updated hydro-geological model of the whole study area is necessary. As there is no data on explorations at such depths, an updated hydrostratigraphic reconstruction has been developed of the only core drilling on which there is a lot of information: the Ve-1 drilled at 951 m in 1971. The reference hydrostratigraphic sequence required an analysis of the earliest scientific publications on Ve-1 on a sedimen-tological, palynological and magnetostratigraphic level. The data from the stratigraphies of some wells built through full drilling has been used in a new software package completed in this paper (modalstrata). Modalstrata allows the establishment of a mean stratigraphy from a series of reference verticals in a certain area. In the areas in which there is not much stratigraphic data, the geophysical method of passive seismic was used which allows the identification of lateral continuity in the main reflectors. This hydrostratigraphic model is confirmed by the comparison of a first hydrostratigraphic series developed for Ve-1. Therefore the updated hydrostratigraphic model of the study area allowed the definition of the geometries included in the analytical solutions in order to identify the leakage rates in the spe-cific instance a sufficient number of hydrogeological parameters are known. The GIS environment manages a great amount of data and information. The use of GIS means also allows the development of further geostatistical assessments.
Nell’area di studio (hinterland veneziano, Porto Marghera) si segnala la presenza di alcune centinaia di pozzi artesiani (80-350 m di profondità) realizzati nel periodo 1910-1970, successiva-mente dismessi. Tali pozzi rappresentano un possibile passaggio di risalita delle acque artesiane; processo, può innescarsi pertanto un di miscelazione tra le acque sotterranee del Sistema Acquifero Superficiale (0-80 m) con quelle contenute negli acquiferi artesiani profondi (Sistema Acquifero Artesiano, 80-350 m dal piano campagna) dove il potenziale piezometrico è in continua crescita da almeno 40 anni. In tal caso gli acquiferi prossimi al piano campagna (ca 0-30 m) potrebbero essere soggetti alla ricarica attraverso questi pozzi abbandonati. Tale effetto di ricarica va ad aggiungersi ad un sistema idrogeologico fortemente condizionato dalle attività antropiche, quali: il drenaggio prodotto dal sistema di bonifiche costituito da numerose idrovore che mantengono su vaste aree il livello freatico e piezometrico al di sotto del piano campagna; la conterminazione dell’intera area di Porto Marghera, sia in corrispondenza della gronda lagunare, sia nelle aree interne (retromargina-mento). Il marginamento si spinge fino a 15-20 m di profondità. Tale conterminazione prevede l’allontanamento delle acque sotterranee in surplus, che - attraversando terreni caratterizzati da un forte livello di contaminazione - devono necessariamente essere allontanate e trattate per un opportuno stoccaggio. La risalita spontanea di flussi di acque sotterranee attraverso pozzi abbandonati a causa di un incremento del potenziale piezometrico negli acquiferi profondi, dal punto di vista scientifico è un argomento poco investigato. I modelli analitici e numerici disponibili nella letteratura scientifica sono rivolti soprattutto alla definizione di un sistema composto da pozzi profondi dismessi, attraverso si possono avere flussi causati dall’iniezione di rifiuti fluidi o anidride carbonica attraverso da pozzi di re-immissione. L’applicazione di tali soluzioni richiede la conoscenza di una serie di parametri idrogeologici. Il più importante di questi è la ricostruzione geometrica degli acquiferi coinvolti. Un modello idrogeologico aggiornato dell’intera area di studio risulta essere necessario. Poiché mancano dati di indagini dirette alle profondità di interesse, è stata effettuata una aggiornata ricostruzione idrostrati-grafica dell’unico carotaggio continuo del quale si hanno numerose informazioni: il Ve-1 realizzato a 951 m nel 1971. La successione idrostratigrafica di riferimento ottenuta ha richiesto l’analisi delle più recenti pubblicazioni scientifiche relative al Ve-1 in ambito sedimentologico, palinologico, magnetostratigrafico. I dati provenienti dalle stratigrafie derivate da alcuni pozzi realizzati a distruzione di nucleo sono stati utilizzati all’interno di un nuovo pacchetto software, sviluppato all’interno del presente studio (modalstrata). Modalstrata consente di ottenere una stratigrafia media da una serie di verticali d’indagine in una determinata area. Nelle aree dove la distribuzione di dati stratigrafici è carente, è stato utilizzato il metodo geofisico della sismica passiva che ha consentito di individuare la conti-nuità laterale di alcuni riflettori principali. Il modello idrostratigrafico così ottenuto è stato validato attraverso il confronto con la successione idrostratigrafica precedentemente definita per il Ve-1. This hydrostratigraphic model is confirmed by the comparison of a first hydrostratigraphic series developed for Ve-1. Il modello idrostratigrafico aggiornato dell’area di studio ha così consentito la definizione delle geometrie da inserire all’interno delle soluzioni analitiche per la definizione delle portate di leakage ad un caso specifico, del quale si dispone di un sufficiente numero di parametri idrogeologici. Un ambiente GIS gestisce un elevato numero di dati ed informazioni. Il ricorso all’uso di applicativi GIS, permette anche lo sviluppo di ulteriori valutazioni geostatistiche e decisionali.
Venice, hydrostratigraphy, groundwater, modelling, hydrogeology, seismic passive
HYDROGEOLOGICAL SURVEYS AND ANALYTICAL APPLICATIONS OF THE VENETIAN AQUIFER SYSTEM. IMPLEMENTATIONS OF SAFETY MEASURES FOR THE VENICE LAGOON AREA / Cultrera, Matteo. - (2010 Feb 02).
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