Esercizi sui parametri fisici Un campione d’argilla pesa 1582 g allo stato naturale e 1042 g dopo essiccamento. Portato a saturazione il campione pesa 1756 g. Essendo il peso specifico dei solidi 2,7 g/cm3, calcolare: contenuto d’acqua naturale, peso di volume, indice dei vuoti, porosità e grado di saturazione. Un campione di terra saturo ha un peso di 120 g ed un volume di 62,5 cm3, dopo essiccamento in stufa il suo peso è di 100 g; calcolare porosità efficace, peso specifico secco e peso specifico dei solidi. E’ possibile che un campione di sabbia media con V=100 cm3; Vw= 30 cm3 e Vs= 70 cm3 abbia: γ > γs e n > ne? Un campione di terreno asciutto ha un peso specifico γ mentre la parte solida un peso specifico γs. Determinare la porosità del campione. Dati: γ = 1,42 g/cm3 ; γs = 2,68 g/cm3 Un acquifero sabbioso con porosità totale del 28% e porosità efficace del 22% può avere una ritenzione specifica del 20%? Una falda con estensione superficiale A è pompata in continuità estraendo un volume d’acqua Va, tale pompaggio genera un abbassamento permanente della falda δS. Determinare la porosità efficace dell’acquifero. Dati: A = 1000 km2; Va = 5x108 m3 /a; δS = 3 m/a. La porosità massima teorica di una sabbia uniforme composta da granuli sferici è circa 47%, elencare una serie di fattori che riducono tale porosità per un deposito naturale di sabbia, in un caso, e di arenaria, nell’altro

Parametri fisici del sistema trifase Peso di volume (peso specifico apparente o naturale) = rapporto tra il peso ed il volume; γ = W / V Peso secco = rapporto tra il peso del terreno asciutto ed il volume totale; γd = Ws / V Peso specifico del solido = rapporto tra peso del solido e volume del solido; γs = Ws / Vs Porosità = rapporto tra volume dei vuoti e volume totale; n = Vv / V Indice dei vuoti = rapporto tra volume dei vuoti e volume del solido; e = Vv / Vs; e = n/1-n Contenuto di umidità = rapporto tra peso dell'acqua e quello del solido; θ = Ww / Ws Grado di saturazione = rapporto tra volume di acqua e volume dei vuoti; Si = Vw / Vv Porosità efficace= rapporto tra volume dei vuoti in comunicazione e volume totale; ne = Ve/V

1sol) w = Ww/Ws w=(1582-1042)/1042= 540/1042=0 1sol) w = Ww/Ws w=(1582-1042)/1042= 540/1042=0.52 γ = W/V γ =1582/Vv+Vs γ=1582/(540/1)+(1042/2.7)= 1582/540+386= 1582/926= 1.7 gr/cm3 e = Vv/Vs e =540/386=1.4 n=e/1+e n= 1.4/1+1.4= 0.6 cioè 60% Si=Vw/Vv Si=540/(1756-1042)= 540/714=0.76 2sol) ne= non calcolabile perché non conosco il volume dei vuoti comunicanti ma solo il volume totale dei vuoti γd = Ws/V γd = 100/62.5=1.6 gr/cm3 γs = Ws/Vs γs = 100/(62.5-20)=100/42.5= 2.35gr/cm3 3sol) γ non è mai > γs mentre n è sempre > ne 4sol) n = ϒs-ϒd/ ϒs n=(2.86-1.42)/2.86= 1.26/2.86= 0.47 n è il 47% 5sol) no, poiché 28-22=6 e non 20 6sol) ne=Vv/Vtot= 5x108/3x109=0.16 cioè 16% 7sol) L’irregolarità della forma e delle dimensioni dei granuli, insieme all’aumento di compattazione e cementazione diminuiscono la porosità nei sedimenti sciolti; il basso grado di fessurazione e dissoluzione o l’aumento della cementazione diminuiscono la porosità negli ammassi rocciosi.

Esercizi sulla curva di ritenzione In figura sono riportate le curve di ritenzione idrica per una sabbia, un limo ed un’argilla. Assegnare ad ogni curva del grafico la granulometria corrispondente e descrivere inoltre la distribuzione delle diverse aliquote di acqua presenti nel sedimento (gravifica, capillare, pellicolare)

Esercizi sulle costanti idrologiche 1) Dalla curva di ritenzione riportata in figura, calcolare le costanti idrologiche e le percentuali delle “diverse tipologie di acqua” contenute nel campione.

Soluzione costanti idriche bar pF W (%) CIM -0.001 0.0 43 CC -0.1 2.0 20 CA -15.8 4.2 6 CI -398 5.6 H2O reticolare -10000 7 H2O gravifica 23 H2O disponibile 14 H2O pellicolare H2O igroscopica 2) In quale modo un elevato contenuto di materia organica può alterare le costanti idrologiche di un terreno? Inoltre, vedi Es 4sol.xls

Esercizi sull’infiltrazione: cip Calcolare l’infiltrazione efficace per un bacino idrologico di 200 Km2 costituito per il 75% da calcari e per il 25% da calcari marnosi sapendo che in un anno la piovosità media annua è pari a 500 mm e che il tasso di evapotraspirazione reale medio è di 1 mm/g

Esercizi sull’infiltrazione: CN-SCS Calcola la capacità potenziale di infiltrazione S per l’evento di precipitazione del 31.05.2014 presso Este (PD), sapendo che: Il bacino idrologico è costituito da suolo franco argilloso sabbioso coperto da boschi con buona capacità di drenaggio L’altezza complessiva di precipitazione è di 199.8 mm suddivisa in due eventi separati: 1° evento: 58.2 mm 2° evento: 161.6 mm Prima dell’evento del 31.05.2014 le precipitazioni sono state assenti per 8 giorni Inoltre, se assumiamo un’evapotraspirazione reale del 60% per entrambi gli eventi, quando si ha infiltrazione e quando si generano deflussi superficiali? Dalle caratteristiche del bacino si può stabilire che CN = 70 Sapendo l’andamento delle precipitazioni, per il 1° evento le condizioni AMC corrispondono al gruppo I mentre per il 2° evento le condizioni AMC corrispondono al gruppo III, quindi: CN(I) = 51.1 e CN(III) = 84.7 Ne deriva che S per il 1° ed il 2° evento è pari a: 𝑆 1 = 25400 51.1 −254 = 243.06 mm 𝑆 2 = 25400 84.7 −254 = 45.88 mm Er1=58.2*0.6=34.9 quindi Pe1=58.2-34.9=23.3 => si ha infiltrazione ma non deflusso poiché S1>Pe1 Er2=161.6*0.6=97 quindi Pe2=161.6-97=64.6 => si ha infiltrazione e anche deflusso poiché S2<Pe2