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GIT – Geology and Information Technology 8a Riunione del Gruppo di Geologia informatica
Sezione della Società Geologica Italiana Chiavenna (So), 17 - 19 giugno 2013
MODELLO IDROGEOLOGICO
CONCETTUALE DELL’ACQUIFERO DI
FONDOVALLE VALTELLINESE
A. Merri, T. Bonomi, L.Fumagalli, S.Dubricich*
Dip. di Scienze dell’Ambiente e del Territorio e di Scienze della Terra,
Università degli Studi di Milano-Bicocca
* Provincia di Sondrio, Settore Agricoltura, Ambiente, Caccia e Pesca
GIT – Geology and Information Technology 8a Riunione del Gruppo di Geologia informatica
Sezione della Società Geologica Italiana Chiavenna (So), 17 - 19 giugno 2013
Context: scientific collaboration between University of Milano-
Bicocca and the Province of Sondrio.
Goal:
• Collect, codify and organize well and borehole information.
• Define the hydogeologichal structure of the alluvial valley
aquifer.
• Characterize the hydrogeologichal properties of the
recostructed hidrostratigraphic units
Location:
Lower part of
Valtellina, from
Como lake to
Tirano (70 km
length)
CHIAVENNA
SONDRIO
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WORKFLOW
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Morphology: Longitudinal profile
• Plain and step shape
100
200
300
400
500
m slm
0 10 20 30 40 50 60 Km
Morbegnol.Como Talamona Rohn SernioSondrio
Tirano
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Morpology: Alluvial and debris fan characterization
• Fans constitute a quite continuous belt at the slope feet
• Fan deposits are eteropic and interfingered with the surrounding
alluvial and lacustrine sediments
• Fans can be divided into tree groups:
– Alluvial fan (outlet of the main lateral valleys), characterized by gentle slope,
remarkable vertical extension and usually high permeable material.
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Morphology: Alluvial and debris fan characterization
– Detrital, debris and slide fan, characterized by modest feeding basins, step
slope, and usually made up by diamicton with high fine material content.
Permeability of these bodies is poor.
– Mixed fan, characterized by with intermediate properties between the
previous 2 groups.
• Detrital fans are the most lateral extended, and at least in tree
cases dammed the Valley
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Data collection
About 500 well (mainly shallow) coded and stored in
hydrogeological DB (www.tangram.samit.unimib.it)
Well depth
8
58
191
106
53
23 18 166 2 5 6 1
0
50
100
150
200
250
N.D
.
<10
10-19.9
20-29.9
30-39.9
40-49.9
50-59.9
60-69.9
70-79.9
80-89.9
90-99.9
100-10
9.9
>=11
0
well depth (m)
nu
mb
er
of
well
s
• Location
• Administrative information
• Technical data
• Coded stratigraphy
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Data collection
• 300 geognostic survey
• 250 Vertical Electrical Sounding (V.E.S), often reaching
depth over 200 meters
• 1 high resolution seismic line: Teglio section
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Methodology
Teglio seismic line • Substrata depth ~ 500m
• Clinostratified and
chaotic basal sediments
(1-6)
• DSGSD on the N side (7)
• Highly deformed
sediments on the sliding
wedge front (8)
• Anticline deformation of
deposits (9)
• Lacustrine sediments
below 180m, thickness
> 100 (9)
• Coarse sediments from
180 to 40 m
• Silt, sand and peat s.
from 40 to 10 m
• Alluvial deposits from 10
m to the top.
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Methodology: from Teglio line to aquifer structure
1. Basal body: glacial diamicton and gravitative sediments
2. Thick lacustrine body, infill of the ancient extension of the Present
Como Lake (200 m slm). No data on the maximum lake extent,
speculated near Tirano.
3. Sudden increase of the paleolake level until 260-270 m asl, interpreted
as the result of a landslide obstruction event: Tartano/Talamona Fan,
30 km downstream. Local transgressive trend.
4. Sealing of the lacustrine depression by a deltaic sequence.
5. Fluvial and fluvioglacial deposition.
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Methodology: from Teglio line to aquifer structure
6. Slide event on the Ponte detrital fan Obstruction of the Valley,
formation of a lake (40/50 m. max depth, 10 km long).
7. Thick coarse body downstream the fan for the accumulation of the
fan eroded materials
8. Alluvial fan at the mouth of the main lateral valleys (for ex. Sondrio),
create local aquifer bodies eteropic with the surrounding lacustrine
and alluvial sediments
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3D section of the aquifer
between Tirano and Sondrio
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Methodology: definition of the bodies geometry
Geometry of the main hydrostratigraphic units have been reconstructed on the
basis of the stratigraphic available data.
4 main unit identified and geometrically defined:
3. Sandy silt body
4. Basal coarse body
1. Phreatic aquifer
2. Fans
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Methodology: definition of the bodies geometry
1) Phreatic aquifer: this unit is mainly composed of alluvia and fluvial
sediments. Base: roughly interpolated form the top of the lacustrine layer
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Methodology: definition of the bodies geometry
2) Sandy silt body: filling of the ancient Como Lake
4)coarse basal body
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Methodology: definition of the bodies geometry
3) Fans, subdivided in 3 groups: alluvial (dark red); detrital (brown) and
mixed (light red).
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From stratigraphic log to hydrogeological properties
(porosity and permeability)
• Query of the stratigraphic DB: the
stratigraphic log is sampled at user
defined intervals. Fraction content of
each component is extracted for each
layer.
• DB of property for pure stratigraphic
component
• Sample properties: calculate as log and
simple weighted mean of the actual
stratigraphic fraction.
Weighted log mean of k Weighted mean of n
LEVEL PERMEABILITY LEVEL POROSITY
Weighted log mean……
…………………….
Weighted mean…….
……………….
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Metodology: definition of the bodies geometry
GOCAD: 3D geologic object modeling software
Stratigraphic data imported as textural and/or hydrogeological properties
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Methodology: hydrogeological aquifer model: from
geometry to unit properties characterization
• Stratigraphic log: translated in
georeferenced k and n values,
sampled every 1 meter
• Statistical analysis of data,
descriptive stats, distribution..
• 3D geostatistical analysis:
trend, spatial correlation
functions, variogram..
• 3D spatial distribution of
parameters: 3D kriging and
Gaussian simulation
• Independent simulations for
every hydrogeological unit
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Results: superficial unit
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Results: lacustrine unit
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Results:
lacustrine unit
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Results: aquifer sections
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Conclusions
• Well data and other available stratigraphic information have been
collected and reorganized.
• Hydrogeological conceptual model of the aquifer have been
defined.
• Hydrostratigaphic bodies have been characterized in term of
permeability and porosity.
Developement
• New data are needed for the validation of the model, especially for
the deeper sectors of the aquifer
• A flow model is under construction
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Thank you for attention!
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References
• Bonomi T. (2007). Database development and 3D modeling of textural variation in
heterogeneous, unconsolidated aquifer media: application to the Milan plain. Computer &
Geosciences 35 (2009) 134-145
• Bonomi T, Cavallin A, De Amicis MGM (1995). Un data base per pozzi: TANGRAM.
QUADERNI DI GEOLOGIA APPLICATA, vol. 3, p. 461-465
• Colombera, L. e Bersezio, R. (2011). Impact of the magnitude and frequency of debrisflow
events on the evolution of an alpine alluvial fan during the last two centuries: responses to
natural and anthropogenic controls. Earth Surf. Process. Landforms 36, 1632–1646 (2011)
• De Franco R, Biella G, Caielli G, Berra F, Guglielmin M, Lozej A, Piccin A, Sciunnach D.
2009. Overview of high resolution seismic prospecting in pre‐Alpine and Alpine basins.
Quaternary International 204: 65–75.
• Petrucci F, Careggio M, Cavazzini R. 1982. Indagini geofisiche sul fondovalle valtellinese
(dal lago di Como a Teglio). Geografia Fisica e Dinamica Quaternaria 5: 207–218.
• Scesi L, Pellegatta T. 1984. Studi geologici sulla Valtellina: fondovalle tra Colico e Fusine.
Le Strade 1215: 399–416.
• Scesi L.(1982) – Studio idrogeologico per la bonifica del piano della Selvetta (Sondrio). Le
Strade, Anno LXXXIV, Casa Editrice la Fiaccola, Milano.
• www.tangram.samit.unimib.it, Copyright©2013 Unimib, ’Università di Milano-Bicocca.
Riferimenti: Bonomi T., Cavallin A., De Amicis M., 1995.