2. Inquadramento geologico e geomorfologico dell'area di
studio
L'Alta Valle del Tevere si estende dalla stretta di Montedoglio fino all'altezza di Città di Castello per
circa 130 Kmq. Ricade all'interno della regione Umbria e Toscana.
I terreni che bordano i depositi alluvionali sono rappresentati nel settore orientale da formazioni
flyschoidi della serie umbro-marchigiana e di quella toscana; la porzione nord-occidentale è costituita
da terreni argilloso-calcarei, argilloscistosi e metamorfici della serie ofiolitifera alloctona ligure dei i
monti Rognosi. Depositi lacustri villafranchiani si rinvengono nel settore occidentale, da Anghiari a
Citerna, e meridionale all'altezza di Città di Castello. Una porzione meridionale del margine
occidentale è rappresentata infine da terreni flyschoidi umbri.
Per quanto riguarda i depositi alluvionali si rivelano situazioni differenti. È presente una fascia, posta
lungo il margine orientale da San Sepolcro a Città di Castello, costituita da alluvioni antiche
terrazzate giacenti a quote fino a 50 m al disopra di quelle attuali; la massima ampiezza si registra a
partire dalla porzione a sud di San Giustino. Tra queste alluvioni e l'alveo attuale del Tevere si
interpongono altre alluvioni terrazzate con un elevazione inferiore rispetto al fiume Tevere. Situazione
analoga si ripete nella parte occidentale ma interessa superfici arealmente ridotte.
Il reticolo idrografico è caratterizzato dalla presenza, in sinistra del Tevere, di numerosi affluenti che
scendono dai rilievi appenninici formando consistenti conoidi alluvionali, mentre in destra fluviale
esiste un unico sistema importante, costituito dai torrenti Sovara e Cerfone che confluiscono nel
Tevere poco a nord di Città di Castello.
Il tracciato del Tevere si mantiene, infatti, prossimo al margine nord-est delle alluvioni (asse circa E-
O) fino all'altezza di San Sepolcro, poi assume un andamento circa NO-SE fino a spingersi, a sud di
Pistrino, a ridosso del margine occidentale della piana, posizione che mantiene fino a Città di
Castello.
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2.1 Inquadramento idrogeologico
Dal punto di vista idrogeologico i terreni presenti nell'area possiedono diversi gradi di permeabilità, in
funzione delle diverse formazioni interessate. I terreni affioranti in corrispondenza del bordo orientale
della valle hanno permeabilità bassa o medio-bassa e lo stesso può dirsi per i terreni a nord. Troviamo
alta permeabilità quasi esclusivamente nelle alluvioni fluviali, che colmano la valle e sono sede
dell'acquifero studiato. La permeabilità è comunque molto variabile in relazione all'estrema
eterogeneità della porosità efficace che contraddistingue i depositi alluvionali.
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3. Dati utilizzati
Per lo svolgimento di questo lavoro c'è stata la necessità di reperire dati storici sul livello della falda
acquifera presente nei terreni alluvionali; si è quindi cercata la presenza di eventuali studi fatti in
passato su questa zona e si sono contattate le amministrazioni pubbliche in cerca di eventuali dati. Si
sono quindi trovate tre serie storiche di dati riguardanti i livelli della falda misurati su pozzo: una
relativa all'estate (Giugno-Luglio) 1975, una relativa agli anni '90 e '91 e una relativa agli anni dal '98
al 2001.
I dati del 1975 sono stati ricavati da una carta 1:25000 dell'Idrotecnico e della Regione dell'Umbria
(carta di posizione dei punti d'acqua rilevati e geologia) riguardante: “Ricerca operativa sulle acque
sotterranee (studio della valle Tiberina, zona di Città di Castello)”.
I dati del '90-'91 sono stati estratti dal “Progetto di ricerca finalizzato alla valutazione degli effetti
nell'Alta Valle del Tevere conseguenti all'esercizio dell'invaso di Montedoglio” svolto da:
Regione Toscana
Regione Umbria
ESAU
C.M. Valtiberina Toscana
Provincia di Arezzo
Provincia di Siena
ETSAF
Ente Irriguo Aretino
IRRES
Ist. Ingegneria Ambientale dell'Università degli Studi di Perugia
Geomath
I dati dal 1998 al 2001 sono stati invece forniti dall'istituto ARPA Umbria (Agenzia Regionale per la
Protezione Ambientale). Oltre ai dati sulle piezometrie l'ARPA ha anche fornito un DEM a 20 m della
regione interessata e i dati delle stazioni meteorologiche di Città di Castello e San Sepolcro.
La zona d'interesse è compresa entro le sezioni della CTR (1:10000) indicante con il numero: 289030,
289060, 289070, 289110, 289120.
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3.1 Attendibilità dei dati
Per quanto riguarda l'attendibilità dei dati, c'è da dire che il dataset (1990-1991) proviene da uno
studio approfondito della zona, quindi tutte le misurazioni sono state svolte da un equipe specializzata
che ha censito i pozzi in questione. Tali misurazioni possono quindi essere considerate pienamente
attendibili dal punto di vista dell'altezza piezometrica. Ciò che invece è soggetto ad errore è il
posizionamento dei pozzi (di cui non si conoscevano le coordinate precise), in quanto sono stati
georiferiti tramite scansione di una delle mappe allegate al lavoro, e successiva procedura di “image to
image”[Meteler e Mitasova, 2003]. Tramite la mappa (Figura 3.1) non è stato possibile effettuare una
semplice riproiezione di coordinate perché non si è riusciti a risalire al sistema di riferimento
originale della carta.
Il procedimento di “image to image” ha però indotto un errore di approssimazione, inevitabile in
questi casi. Un ulteriore errore è stato commesso nel posizionamento dei pozzi in quanto sulla carta
scansionata, i pozzi erano rappresentati da simboli circolari di dimensioni elevate (aventi quindi bassa
precisione grafica) come si vede chiaramente dalla Figura 3.1.
Quanto detto sopra sul metodo di georeferenziazione della carta e relativo posizionamento dei pozzi,
vale anche per il dataset del 1975, il quale come il precedente è stato ricavato tramite procedimento di
“image to image”.
L'ultima serie di dati (1998-2001) può considerarsi attendibile sia sotto il profilo delle altezze che del
posizionamento, si tratta infatti di misure effettuate su pozzi monitorati dall'ARPA Umbria. Questi
dati sono stati forniti nel sistema di riferimento Gauss-Boaga, lo stesso delle CTR.
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Figura 3.1: Zoom della mappa scansionata utilizzata per individuare i
pozzi del 1991
4. Gestione dei dati
I dati di cui si disponeva sono stati trattati attraverso l'uso di 2 software open source (Licenza GPL)
quali GRASS e R.
Il sistema operativo utilizzato è GNU/Linux, distribuzione Mandriva 2006.
GNU/Linux è il prodotto di appassionati indipendenti nato per pura sfida intellettuale, ma diventato
ormai una valida alternativa ai sistemi proprietari. Questo ha generato due importanti conseguenze:
un primo risultato ottenuto è la sorprendente collaborazione di migliaia di programmatori
sparsi in tutto il Mondo (per questo viene considerato come il più grosso progetto
collaborativo della storia dell'uomo) finalizzata allo sviluppo del sistema.
il secondo aspetto è la "libertà d'uso" del prodotto: GNU/Linux è un software libero che
permette agli utenti di avere a disposizione un sistema operativo completamente funzionante e
privo di vincoli su utilizzo, distribuzione e studio.
La libertà del programma mette al centro l'utente garantendogli la possibilità di visionare e modificare
i codici sorgenti, la possibilità di usare il software per qualsiasi scopo, la possibilità di ridistribuirlo
nel formato originario o da lui modificato. Il sistema GNU/Linux è da considerare trasparente e
completamente configurabile, al contrario dei sistemi operativi proprietari, i quali, a volte, dietro una
patina di apparente semplicità, nascondono malfunzionamenti e limitazioni incomprensibili. Questa
filosofia permette lo scambio di informazioni tra gli utenti e i programmatori e ha come risultato un
prodotto che risulta avere prestazioni migliori in alcuni ambiti rispetto agli attuali concorrenti
proprietari.
Non esiste un'unica versione di GNU/Linux, ma esistono diverse distribuzioni solitamente create da
comunità di sviluppatori o società, che preparano e scelgono i pacchetti da includere. Tutte le
distribuzioni condividono il kernel di Linux, mentre si differenziano tra loro per il cosiddetto "parco
software", cioè i pacchetti preparati e/o selezionati dagli sviluppatori per la distribuzione stessa, per il
sistema di gestione del software e per i servizi di assistenza/manutenzione offerti.
Un software libero è un software rilasciato con una licenza che permette a chiunque di utilizzarlo,
studiarlo, modificarlo e redistribuirlo; per le sue caratteristiche, si contrappone al software
proprietario.
Buona parte del software libero viene distribuito con la licenza GNU GPL (GNU General Public
License), scritta da Stallman e Eben Moglen per garantire legalmente a tutti gli utenti le quattro
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libertà fondamentali. Dal punto di vista dello sviluppo software, la licenza GPL viene considerata una
delle più restrittive, poiché impone che necessariamente ogni prodotto software derivato, ovvero, che
modifica o usa codice sotto GPL, venga a sua volta distribuito con la stessa licenza.
Il software libero non deve essere confuso con il software freeware, che è distribuibile gratuitamente
ma che non è né software libero né open source, e con il software di pubblico dominio, che non è
soggetto a nessuna licenza d'uso e quindi può essere chiuso (o aperto) da chiunque sotto qualsiasi
licenza.
4.1 Gis e il software Grass
GRASS (Geographic Resources Analysis Support System) è un Sistema Informativo Geografico
(GIS) utilizzato per la gestione, elaborazione, modellamento spaziale e visualizzazione di dati
geografici bi- e tri-dimensionali.
GRASS è un software libero (Open Source Free Software) che può essere acquisito, modificato e
ridistribuito nei termini del GNU GPL(General Public License).
GRASS nasce all'inizio degli anni '80 come progetto dell’esercito degli Stati Uniti (US Army Corp of
Engineering Research Laboratory - USACerl). Lo sviluppo avviene in particolare utilizzando il
linguaggio C e UNIX come sistema operativo di riferimento.
Nel 1996 l’esercito degli Stati Uniti prende la decisione di abbandonare lo sviluppo di GRASS. Gli
utenti sono invitati a migrare verso sistemi commerciali, mentre l'ultima versione di GRASS (4.1)
rimane nel pubblico dominio. Alla fine del 1997, dopo oltre un anno, riesce a formarsi un nuovo team
internazionale che si fa carico di continuare lo sviluppo. L'aggiunta di nuovi moduli e porzioni di
codice al software di pubblico dominio pone però il problema del diritto d'autore. Nell'ottobre 1999
dopo un ampia discussione il GRASS Development Team (GDT) decide di rilasciare GRASS (5.0b)
con la licenza GNU GPL.
I software liberi, proprio per la loro peculiarità, permettono una elevata interoperabilità ed
integrazione gli uni con gli altri. Questo è un notevole vantaggio in quanto si lascia svolgere ad ogni
software il lavoro per cui è stato progettato, delegando ad altri software gli altri tipi di elaborazioni. In
particolare GRASS svolge tutta la parte di analisi territoriale ma si avvale di altri software per più
specifiche elaborazioni. Infatti possono essere utilizzati:
R per gli aspetti statistici e di geostatistica
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proj per le proiezioni cartografiche
Qgis per la visualizzazione di raster e vettoriali
PostgreSQL per la gestione del database
Secondo la definizione di Burrough (1986) il GIS è composto da una serie di strumenti software per
acquisire, memorizzare, estrarre, trasformare e visualizzare dati spaziali dal mondo reale.
Si tratta di un sistema informatico in grado di produrre, gestire e analizzare dati spaziali associando a
ciascun elemento geografico una o più descrizioni alfanumeriche.
Il GIS può essere visto come una forma di DBMS (DataBase Management System, Sistema di
Gestione di basi di dati) geografico.
Per la rappresentazione dei dati in un sistema informatico occorre formalizzare un modello
rappresentativo flessibile che si adatti ai fenomeni reali. Nel GIS abbiamo tre tipologie di
informazioni:
Informazioni Geometriche: relative alla rappresentazione cartografica degli oggetti
rappresentati; quali la forma (punto, linea poligono), la dimensione e la posizione geografica;
Topologiche: riferite alle relazioni reciproche tra gli oggetti (connessione, adiacenza,
inclusione ecc…);
Informative: riguardanti i dati (numerici, testuali ecc…) associati ad ogni oggetto (Il GIS
prevede la gestione di queste informazioni in un database relazionale).
L'aspetto che caratterizza il GIS è quello geometrico: esso memorizza la posizione del dato
impiegando un sistema di riferimento che definisce la posizione geografica dell'oggetto. Il GIS
gestisce contemporaneamente i dati provenienti da diversi sistemi di riferimento (es. UTM/ED50 o
Gauss Boaga/Roma40, latitudine-longitudine)
A differenza delle mappe su carta, la scala, in un GIS, è un parametro di qualità del dato e non di
visualizzazione. Il valore della scala, esprime le cifre significative delle coordinate, di ciascuna entità
geometrica, che possono essere considerate valide.
Il mondo reale può essere rappresentato in un Sistema Informativo Geografico attraverso due
tipologie principali di dato: il dato vettoriale e il dato raster.
I dati vettoriali sono costituiti da elementi semplici quali punti, linee e poligoni, codificati e
memorizzati sulla base delle loro coordinate.
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