c’ È acqua e acqua!!
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C’ È ACQUA E ACQUA!!. A scala del mezzo poroso. Acqua pellicolare. Acqua capillare. Argilla. A scala dell’acquifero. {. Piano campagna. Zona non satura. Zona vadosa. Frangia capillare. Tavola d’acqua. {. Falda. Zona satura. Stato energetico dell’acqua. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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C’È ACQUA E ACQUA!!
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Acqua pellicolare
Acqua capillare
Argilla
A scala del mezzo poroso
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A scala dell’acquifero
Zona vadosa
Piano campagna
Frangia capillare
Falda
{{
Tavolad’acqua
Zona
sat
ura
Zona
non
sat
ura
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Stato energetico dell’acqua Energia potenziale (EP) – dell’acqua
dipende dalla elevazione:EP = mgz
m è la massa dell’acqua; g è l’accelerazione di gravità; z è l’elevazione dell’acqua
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Energia cinetica (EC)EC = 1/2 m v2
dove v è la velocità del fluido
Velocità dell’acqua sotterranea è piccola, EC è trascurabile
Stato energetico dell’acqua
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Energia di pressione (EP) La pressione idrostatica è
dovuta al peso della colonna di fluido sovrastante il punto di misura (tratto filtrato)
EP = mgy
Stato energetico dell’acqua
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Carico idraulico = energia totale per peso unitario (peso = mg = rVg)
mgz + mgy = hmg mg
z + y = hz - “carico di elevazione”y - “carico di pressione” h ha unità di una lunghezza
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Carico idraulico
Misura della energia per peso unitario della acqua contenuta entro il mezzo poroso
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Piezometri
Tubi di piccolo diametro, aperti (filtrati) al fondo; misuratori di carico idraulico nella zona satura
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Piezometro
Tratto di misura
Livello di riferimento per z (es. livello mare)
z
y
h
y=P/
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Come misuriamo h?
Misurare elevazione a cui acqua risale in un pozzo o piezometro (ossservare il “livello statico”) sopra qualche livello di riferimento.
Tale elevazione è il carico relativo al mezzo che sta a contatto con il tratto filtrato del pozzo-piezometro.
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L’idrogeologo usa un sondino (freatimetro) per misurare la profonditàdell’acqua entro il pozzo, a partire dal bocca-foro.La quota assoluta del bocca-foro va conosciuta.
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Gradiente idraulico
20 m
380 m slm
400 m slm410 m slm
dh/dl = -0.5
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ACQUIFERI E FALDE
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Acquifero Una unità geologica, satura,
permeabile, in grado di trasmettere significative quantità di acqua in condizioni di gradiente idraulico naturale
K >10-6 m/s
Sabbie/ghiaie, acquiferi fratturati, lave
Sistemi carsici
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Acquicludo (fr. Aquiclude) Unità geologica satura incapace di
trasmettere acqua in modo significativo in condizioni di gradiente idraulico ordinario(unità poco permeabile)
K < 10-8 m/s
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Acquitardo (fr. Aquitard) Unità geologica che può trasmettere
quantità di acqua significative per il sistema di flusso regionale ma non permeabile abbastanza per alimentare pozzi produttivi
K < 10-6 > 10-8 m/s
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Acquifugo (fr. Aquifuge) Assolutamente impermeabile e non
trasmette acqua PRIVO DI POROSITÁ (es. ROCCIA
CRISTALLINA NON FRATTURATA E NON ALTERATA)
Raro, tutte le rocce comunque presentano una fratturazione minima
IMPERMEABILE ASSOLUTO NON ESISTE!!!!
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Tipi di acquiferiLibero:
Aperto verso la superficie Limitato da tavola d’acqua Escursioni controllate da vari fattori
naturali ed antropici Naturali: precipitazioni,
evapotraspirazione, livello acque superficiali
Artificiali: pompaggi, irrigazione, perdite idriche
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Tavola d’acqua
Il più vicino alla superficie. Generalmente non usato come fonte di acqua potabile. Maggiore vulnerabilità per
maggiore prossimità alla superficie ed a fonti inquinanti.
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FALDA LIBERA IN ACQUIFERO LIBERO
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Flusso controllato da gravità in falda libera
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Acquifero sospeso – Falda sospesa
Falda freatica
Falda sospesaLente di argilla
Acquicludo
Falda freatica: prima falda libera non sospesa che si incontra dalla superficie
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P.C.
FALDE SOSPESE
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FALDA LIBERA E SOSPESA
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Acquiferi in pressione
Confinato o Imprigionato: Fra 2 acquicludi Condizione di acqua “in pressione” per
cui il livello piezometrico risale al di sopra del tetto dell’acquifero
Non esiste tavola d’acqua
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Superficie piezometrica
Confinato
sabbia
argilla
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ACQUIFERO CONFINATO
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Acquifero libero e confinato
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ACQUIFERI IN PRESSIONE: CONFINATI O SEMI-CONFINATI (leaky aquifers)
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T = P + e (stress efficace)
Se T non cambia, dP = -d e
Pompaggio riduce pressione del fluido.
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Compressibilità del mezzo poroso,
= -db/bde
Argilla 1 x 17m
Sabbia 1 x 18m
Ghiaia-Roccia fratturata 1 x 19m
Roccia integra 1 x 11m
b = spessore del mezzo
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Compressibilità del fluido,
= -dVw/Vw
dPVW = volume del fluido
Acqua x 11m
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Immagazzinamento specifico• L’immagazzinamento specifico (Specific storage, Ss) è il volume di
acqua rilasciata o presa in immagazzinamento da un volume unitario di mezzo poroso per cambiamento unitario di carico di pressione [L-1].
Ss = rf*g( + n)dove
rf*gw è peso specifico dell’acqua [FL-3]; è la compressibilità della matrice porosa [F-1L2]; è la compressibilità del fluido [F-1L2]; en è la porosità.
• Il coefficiente di immagazzinamento S (Storativity) è il prodotto adimensionale dell’immagazzinamento specifico per lo spessore dell’acquifero.
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Meccanismi di rilascio dell’acqua da un acquifero confinato soggetto a
pompaggio• Acquifero rimane saturo!• Espansione del fluido per riduzione
della pressione (riduzione di P); in funzione di β.
• Riduzione di n (porosità) per aumento di e (stress efficace); in funzione di
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Specific Yield, Sy
• Termine di immagazzinamento valido solo per acquifero libero.
• La tavola d’acqua si abbassa e vi è drenaggio dei pori efficaci.
• Sy >> Ss• Il coefficiente di immagazzinamento
complessivo per un acquifero libero• S = Sy + b Ss
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Ricordiamo che: = -dVw/Vw
dPdVw = - Vw dP
= - n VT dP
= - n rf g dy (per un volume unitario).= n rf g per abbassamento unitario di y.(y=carico di pressione)
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Ricordiamo che: = -db/b = -dVT/VT
de
-dVT = dVw = VT de
= VT (-dP) = (-dP) (per un volume unitario).
= - rf g (dy)= rf g per abbassamento unitario di y.
de
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Somma delle 2 componenti =Immagazzinamento Specifico, Ss
Ss = n rf g + rf g = rf g ( n +
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Parametri idrodinamici dell’acquifero
• Trasmissività (idraulica) (T = Kb) è il prodotto della conducibilità idraulica e dello spessore dell’acquifero
• Coefficiente di immagazzinamento (S = Ssb) per acquifero confinato è il prodotto dell’immagazzinamento specifico e dello spessore dell’acquifero (S = Sy+Ssb) per acquifero libero
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Domande
• Ss è definibile in un acquifero libero?• Quanto vale Sy in un acquifero confinato?• T varia nel tempo in un acquifero libero o
confinato? Perchè?• Il cono di depressione di un pozzo è più
esteso per acquifero libero o confinato? Perchè?
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Domande
• Acqua di gravità, capillare, pellicolare, igroscopica
• Insaturo, frangia capillare, zona satura• Carico idraulico e sue componenti
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Domande
• Acquifero è concetto assoluto o relativo?• Esempio di acquitardi o acquicludi• Falda in pressione è libera o confinata?• Cosa è un pozzo artesiano?• Drenanza?