Obiettivi formativi
1°-Conoscenze e capacità di comprensione
A conclusione della lezioni lo studente conoscerà le nozioni fondamentali
della idraulica dei mezzi porosi, della idrologia delle falde acquifere, della
modellazione numerica delle falde acquifere. Avrà acquisito conoscenza
delle caratteristiche principali dei fenomeni di inquinamento delle falde e
delle metodologie di risanamento delle stesse. Conoscerà le normative
vigenti in materia di acque sotterranee. Comprenderà la terminologia
tecnica in materia.
2°-Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Capacità di progettare interventi sulle falde acquifere, a diversi fini
(attingimento di acqua, prosciugamento di scavi, contenimento di
inquinanti, disinquinamento) anche con l’uso della modellazione
numerica.
3°- Autonomia di giudizio
Lo studente acquisirà la capacità di schematizzare il problema reale per
individuare le soluzioni progettuali tecnicamente valide e
economicamente convenienti.
4°-Capacità comunicative
Al superamento dell’esame lo studente dovrebbe aver maturato una
sufficiente proprietà di linguaggio per quanto attiene la specifica
terminologia dell’insegnamento.
5°-Capacità di apprendimento
Lo studente dovrebbe aver acquisito le conoscenze di base della
disciplina che gli permetteranno di studiare in autonomia i futuri sviluppi
della disciplina.
Prerequisiti
L’insegnamento sviluppa le nozioni basilari di Idraulica ed Idrologia che lo
studente dovrebbe aver acquisito nella laurea triennale. E' avvantaggiato
lo studente che ha seguito un corso base di geotecnica.
Contenuti dell'insegnamento
Il corso si propone di fornire allo studente i completi strumenti teorici e pratici
utili per la comprensione dei fenomeni idrologici di interesse per le falde
acquifere sotterranee, per una utilizzazione razionale della risorsa idrica
da essi fornita e per la protezione della qualità delle loro acque.
Programma esteso
Falde acquifere.
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.
Bilancio della falda acquifera, apporti in ingresso, prelievi e uscite, immagazzinamento interno.
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. Richiami di teoria dei processi stocastici. Metodo di Kreaging per la stima delle variabili
stocastiche regionali. 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.
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. Principali tecniche di contenimento degli inquinanti e la bonifica degli acquiferi.
Programmazione con linguaggio Matlab. Sintassi dei comandi elementari. Strutture dati. Matrice e vettori. Matrici 3D. Calcolo matriciale. Funzioni matematiche elementari. Costrutti alternativi e ripetitivi. Programmi (script) Matlab. Funzioni Matlab. Operazioni su file. Preparazione di grafici. Preparazione di un semplice programma per la modellazione numerica del moto in una falda confinata.
Bibliografia
Testi consigliati:
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 e Architettura dell’Università di Parma, scaricabile dal portale
https://elly2021.dia.unipr.it/ .
Testi di approfondimento
De Marsily G. : Quantitative Hydrogeology – Groundwater Hydrology for
Engineers, Academic Press, Inc., 1986.
Custodio E. e M.R. Llamas: Idrologia Sotterranea, Dario Flaccovio Editore,
Palermo 2005.
Bear J. e A. Verruijt: Modeling Groundwater Flow and Pollution, D. Reidel
Pub. Company, 1998.
Di Molfetta A. e R. Sethi: Ingegneria degli acquiferi, Springer 2012.
Domenico P.A. e F. W. Schwartz: Physical and Chemical Hydrogeology,
John Wiley & Sons, Inc., 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.
Inoltre materiale didattico aggiuntivo scaricabile dal portale
https://elly2022.dia.unipr.it/:
- Copia delle presentazioni utilizzate per le lezioni.
- Copia delle presentazioni utilizzate per le esercitazioni.
Metodi didattici
Il corso si articola in una serie di lezioni frontali e di esercitazioni numeriche. Le lezioni saranno svolte avvalendosi di presentazioni in
Power Point delle quali viene fornita copia in anticipo rispetto alle lezioni.
Le esercitazioni sono presentate nel laboratorio di informatica, svolte numericamente utilizzando il software excel e altri software specialistici. Verrà inoltre svolto un ciclo di esercitazioni per la preparazione all'uso del software di calcolo scientifico Matlab. Si svolgeranno infine alcune esercitazioni utilizzando script Matlab autonomamente sviluppati dagli allievi.
Modalità verifica apprendimento
La verifica della preparazione consiste nel superamento di un colloquio orale suddiviso in due parti che verteranno rispettivamente sugli argomenti illustrati nelle lezioni e sulle esercitazioni numeriche.
Nella valutazione del colloquio le diverse componenti di apprendimento saranno così pesate: 50% applicazione della teoria ad un caso reale
(competenza), 25% individuazione della procedura più conveniente di soluzione (autonomia di giudizio), 25% proprietà di esposizione specialistica (capacità comunicativa)
Altre informazioni
E' vivamente consigliata la frequenza delle lezioni e delle esercitazioni.
Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
6 - Acqua pulita e igiene
12 - Consumo e produzione responsabili
13 - Agire per il clima
