IDROLOGIA SOTTERRANEA
cod. 02087

Anno accademico 2010/11
2° anno di corso - Primo semestre
Docente
Settore scientifico disciplinare
Costruzioni idrauliche e marittime e idrologia (ICAR/02)
Field
Ingegneria civile
Tipologia attività formativa
Caratterizzante
72 ore
di attività frontali
9 crediti
sede:
insegnamento
in - - -

Obiettivi formativi

Il corso si propone di fornire allo studenti gli strumenti teorici e pratici utili per la comprensione dei fenomeni idrologici di interesse per le falde acquifere sotterranee. In particolare, la trasmissione delle nozioni utili per una utilizzazione razionale della risorsa idrica disponibile nel sottosuolo e per la gestione dei problemi di qualità delle acque sotterranee sono la finalità principale dell’insegnamento.

Prerequisiti

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Contenuti dell'insegnamento

Modelli matematici del flusso delle acque sotterranee.
Inquinamento delle acque sotterranee.
Bonifica delle falde acquifere.
Geostatistica.

Programma esteso

Modelli matematici delle acque sotterranee. Richiami e integrazioni di idraulica dei mezzi porosi: porosità, permeabilità dei mezzi porosi saturi, legge di Darcy, curva caratteristica per la zona insatura, permeabilità dei mezzi porosi insaturi, equazione di continuità dell’acqua entro il mezzo poroso saturo, coefficiente di immagazzinamento specifico, equazione di Laplace e sue soluzioni notevoli, acquiferi a comportamento bidimensionale confinati e non confinati, coefficienti di immagazzinamento, pozzi artesiani e freatici, prove di pompaggio e loro interpretazione. Metodi numerici per la risoluzione delle equazioni: differenze finite ed elementi finiti. Scelta delle scale spaziali e temporali e delle condizioni al contorno. Interazione tra acque superficiali e sotterranee.
Trattamento della eterogeneità naturale degli acquiferi con la geostatistica. Richiami di teoria dei processi stocastici. Variabili regionali, funzione di covarianza, variogramma. Metodo di Kreaging per la stima delle variabili stocastiche regionali.
Trasporto di inquinanti. Meccanismi di trasporto: advettivo, diffusivo e dispersivo. Reazioni chimico-fisico-biologico nelle acque sotterranee. Equazione di continuità dell’inquinante nell’acqua di falda e nel terreno di falda. Scrittura del modello matematico formale di trasporto dell’inquinante: problema accoppiato e disaccoppiato. Soluzione analitica del trasporto in casi semplici. Tecniche di soluzione numerica dei problemi di trasporto. Caratterizzazione di siti inquinati. Problemi inversi di trasporto dell’inquinante. Teoria stocastica del trasporto di inquinante nei mezzi eterogenei naturali. Principali risultati per il modo uniforme in media e per il moto in presenza di ricarica.
Bonifica degli acquiferi. Tecniche di contenimento degli inquinanti: barriere fisiche, barriere idrauliche (pozzi barriera). Trattamenti in situ: estrazione e trattamento, estrazione dei vapori, areazione forzata, cattura di inquinanti non acquosi, barriere reattive. Attenuazione naturale.

Si eseguono anche esercitazioni numeriche con calcolatore elettronico sui seguenti argomenti: applicazione del Kreaging per la stima della trasmissività di un acquifero regionale; interpretazione di prove di portata in regime di moto vario; casi didattici di modellazione matematica di acquiferi regionali. Esercitazioni in campagna: prova di pompaggio a portata costante, prova di pompaggio a gradini.

Bibliografia

Butera I. e Tanda M. G.: Dispense del Corso di Idrologia Sotterranea per gli allievi di Ingegneria per l’Ambiente ed il Territorio, Dipartimento di Ingegneria Civile dell’Università di Parma.
De Marsily G. : Quantitative Hydrogeology – Groundwater Hydrology for Engineers, Academic Press, Inc., 1986.
Domenico P.A. e F. W. Schwartz: Physical and Chemical Hydrogeology, John Wiley & Sons, Inc., 1998.

Testi di approfondimento
Bear J. e A. Verruijt: Modeling Groundwater Flow and Pollution, D. Reidel Pub. Company, 1998.
Canter L. W., Knox R.C., Rasmussen, Spizzichino, Ground Water Pollution Control, Lewis Pub., 1985.
Detay M.: Water wells, John Wiley & Sons, Inc., 1997.
Custodio E. e M.R. Llamas: Idrologia Sotterranea, Dario Flaccovio Editore, Palermo 2005.

Metodi didattici

Lezioni in aula con presentazioni con audiovisivi. Esercitazioni numeriche in aula informatica.

Modalità verifica apprendimento

Valutazione a seguito di colloquio orale.

Altre informazioni

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