Il movimento dell’ acqua

Le sorgenti carsiche presentano una forte dipendenza dagli eventi piovosi esterni per diversi motivi. La velocità delle acque della zona vadosa è elevata, paragonabile a quella dei corsi d’acqua esterni, ma non solo: l’aumento del carico idraulico conseguente all’entrata in grotta di grandi quantità di acqua può esercitare una forte pressione sulle acque della zona satura, che vengono letteralmente spinte all’esterno, con un effetto detto di pistonaggio, termine che rende bene l’idea del meccanismo. Mentre un’onda di piena conseguente all’arrivo delle acque di infiltrazione arriverà dopo un certo tempo, necessario al trasporto fisico delle acque infiltrate, l’effetto pistone fa sì che l’onda di piena si propaghi non come onda di materia, ma di energia: la velocità di propagazione dell’onda di piena è quindi molto maggior della velocità di flusso delle acque, e si ritiene essere pari alla velocità del suono: in certi casi, quindi, la propagazione dell’onda di piena è praticamente istantanea. Questo significa che un evento piovoso in superficie si può tradurre, alla sorgente, in una piena pressochè immediata, che segue l’evento piovoso di poche ore, o di pochi minuti. L’arrivo di piene di questo tipo è rapido e senza segni premonitori, come un progressivo innalzarsi del livello dell’acqua o della velocità della corrente. Sono note cavità situate in prossimità della zona satura che si riempiono in pochi minuti in caso di acquazzoni anche di modesta entità (es. La grotta di Peyrejal, nel Sud della Francia): per l’esplorazione di queste grotte è tassativa la consultazione di previsioni meteorologiche affidabili e un’ottima conoscenza del sistema.
L’arrivo di una piena per propagazione diretta, invece, è spesso preannunciato da segnali quali graduale innalzamento del livello dell’acqua o aumento della velocità del flusso, spesso accompagnati da rumori quali colpi d’ariete sulle pareti, fischi o rombi dovuti all’espulsione dell’aria dalle gallerie che si vanno allagando (famoso è l’esempio della Grotta Masera, sul Lago di Como, una sorgente di troppo pieno la cui entrata in funzione è preannunciata da un forte rombo”di tuono”, perfettamente udibile nel vicino paese e che fa accorrere gli abitanti a godersi lo spettacolo).
Interessante è confrontare l’andamento delle portate nel corso di una piena (con un grafico detto idrogramma) in un acquifero a circolazione diffusa (tipico delle rocce porose) e in un acquifero carsico: la presenza di grandi condotti carsici fa sì che l’arrivo dell’onda di piena sia più veloce e concentrato nel tempo, così che il picco di piena è, a parità di precipitazioni, molto più alto.
L’onda di piena è in genere accompagnata da un aumento della torbidità dell’acqua e dal trasporto di materiale preso in carico. Le relazioni tra andamento delle portate e variazioni di contenuto in sali disciolti (misurato dalla conducibilità elettrica) e torbidità nel corso di una piena in un acquifero carsico indicano che l’aumento della conducibilità elettrica è in relazione con il pistonaggio di acque che sono rimaste a lungo nella zona satura (e si sono quindi arricchite di carbonati), mentre l’aumento della torbidità è legato all’arrivo diretto di acque di infiltrazione: l’analisi delle acque ci permette di evidenziare, quindi, l’arrivo dell’onda di piena dinamica e di quella “fisica”. Le analisi chimiche e di portata delle acque di una sorgente sono piuttosto complesse, ma sono però indispensabili per comprendere i meccanismi di piena in un sistema carsico.

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