Palermo, 30 Marzo 2007 DIIAA Dott. Ing. Alfredo Lanza Uso dei traccianti negli acquiferi Misure in sito di Parametri Idrodispersivi - Esempio applicativo Palermo, 30 Marzo 2007 DIIAA Dott. Ing. Alfredo Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Riferimento Le prove effettuate in campo nel 1982 da parte di S. Troisi, M. Vurro e A. Di Fazio in Puglia. I relativi risultati sono stati pubblicati nel 1985 nel Quaderno 69 dell’Istituto di Ricerca sulle Acque del C.N.R. dal titolo: Studio Metodologico di parametri idrodispersivi mediante misure in situ. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Acquifero studiato 2 parametri da determinare: coefficiente di dispersione D porosità cinematica w. Acquifero prescelto per le prove di campo: Nardò, nella penisola Salentina in Puglia. L’acquifero di Nardò è di natura calcarea e fessurato. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Ubicazione dell’acquifero 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Scelta del tracciante I traccianti utilizzati in queste prove sono stati: Rodamina WT (C13H10O) – colorante xantenico anionico la cui concentrazione minima rilevabile è 10-11 g/g di soluz. Ioduro di Na – tracciante salino anionico universale la cui concentrazione minima rilevabile è 10-9 g/g di soluz. La scelta è ricaduta su questi due traccianti anionici poiché: sono solubili in acqua e quindi facilmente veicolabili; sono poco adsorbiti dalla matrice porosa di natura calcarea; sono rilevabili a concentrazione molto basse. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove effettuate Il metodo utilizzato è stato quello radial-convergente di Sauty. Le prove sono state effettuate utilizzando soltanto 2 pozzi, condizione di minimo indispensabile, per ragioni economiche. Un maggior numero di pozzi, con opportuna disposizione, avrebbe garantito una maggiore precisione e rappresentatività delle misure. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Schema ottimale della disposizione dei pozzi Ipotetici pozzi che, insieme al pozzo A, avrebbero dato uno schema ottimale per le prove. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove effettuate Sono state effettuate due tipi di prove: in moto forzato in moto naturale non disturbato Questa scelta è stata dettata dalle caratteristiche dell’acquifero ed ha consentito di effettuare un confronto tra i valori dei parametri ottenuti nelle diverse prove. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto forzato Nelle prove in moto forzato si effettua un pompaggio nel pozzo di campionamento (B) per richiamare i filetti fluidi dal pozzo d’immissione (A). Il pozzo A è a monte del pozzo B rispetto al moto idrico. Nel pozzo d’immissione è presente un circuito di riciclo, attraverso il quale s’immette il tracciante e lo si omogeneizza con l’acqua di falda. Il pompaggio causa un abbassamento del livello piezometrico indisturbato della falda di circa 25 – 30 cm per l’intera durata della prova. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Schema di esecuzione prove in moto forzato 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Prove in moto naturale non disturbato Si immette il tracciante in A e si esegue il campionamento nel pozzo a valle (B). Poiché il mezzo poroso è roccia fessurata, si è previsto, in fase di progettazione delle prove, di effettuare “blandi” pompaggi nel pozzo B per tempi brevi. La portata scelta per tali pompaggi è stata tale da non causare una depressione del livello piezometrico statico di oltre 1 cm per non oltre 1 ora al giorno. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Schema di esecuzione delle prove in moto quasi naturale 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Procedimento Scelta dei luoghi; Scelta del pozzo di pompaggio (B) e campionamento salinometrico delle acque in esso contenute; Determinazione delle quote e dei livelli piezometrici della zona (ricostruzione dell’andamento altimetrico e delle isofreatiche); Ubicazione del pozzo di immissione (A), ovvero scelta della posizione del pozzo A; Realizzazione del pozzo d’immissione. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Campionamento salinometrico del pozzo di prelievo 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Andamento delle isofreatiche Pozzo di prelievo o principale (B) L’andamento delle isofreatiche ha consentito di stabilire la direzione di deflusso naturale delle acque sotterranee. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Pozzo d’immissione (piezometro) La trivellazione è stata eseguita con sonda a rotazione continua di diametro 130 mm, raffreddata da acqua pulita, fino ad una profondità di 51,50 m. Carotaggio del terreno in corrispondenza del pozzo. Il foro è stato rivestito con tubo di plastica di diametro 106/110 mm per l’intera altezza della falda; Tale rivestimento è stato sfinestrato per una superficie non inferiore al 20 % della superficie totale del tubo. Sono stati inseriti 17 tubi lunghi 3 m per una lunghezza totale di 51 m; solo i primi 5 (= 15 m) sono stati sfinestrati. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Ubicazione del pozzo di immissione (area del Consorzio di Bonifica dell’Arneo) 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Tubi sfinestrati Schema sfinestratura 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Carote estratte dal piezometro Carota estratta da –14,8 m a –19,0 m Carota estratta da –46,5 m a –48,0 m 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto forzato Prove condotte tra la fine di Giugno e i primi di Luglio 1982. In tale periodo erano in corso continui emungimenti dall’acquifero a scopo irriguo. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Prove in moto forzato Condizioni nei due pozzi Pozzo di pompaggio [m] Pozzo di iniezione [m] Profondità dal livello del suolo 49,95 51,50 Livello statico dal livello del suolo 36,54 36,542 Carico idraulico sul mare 1,011 1,013 Spessore d’acqua nel pozzo 13,11 14,95 Distanza dal mare 6.500 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto forzato Sono state eseguite 3 prove successive a diverse portate di prelievo: Prova N. 1 112 m3/h Prova N. 2 50 m3/h Prova N. 3 25 m3/h 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto forzato Pompe In entrambi i pozzi sono state posizionate delle pompe sommerse a 47 m di profondità. Nel pozzo di iniezione è stata utilizzata nel circuito di riciclo una pompa da 5 CV, che alla portata massima di circa 10 m3/h induceva un abbassamento del livello piezometrico di circa 4 cm. Nel pozzo di pompaggio è stata utilizzata una pompa da 80 CV, che alla portata massima di circa 130 m3/h induceva un abbassamento del livello piezometrico di circa 13 cm. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto forzato Circuito di riciclo Sulla mandata del pozzo di iniezione è stato installato un circuito di riciclo di polietilene nero con lo scopo di: immettere il tracciante; omogeneizzare il tracciante per lo spessore interessato della falda nel pozzo; prelevare i campioni relativi alla modalità di immissione. La portata di riciclo era misurata continuamente. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto forzato Condotta di allontanamento Sulla mandata del circuito del pozzo di pompaggio è stata montata una condotta con lo scopo di allontanare l’acqua marcata prelevata dal punto di misura ed evitare suoi rapidi ed incontrollati ritorni in falda. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Disposizione delle pompe e dei circuiti nelle prove in moto forzato 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Scarico della tubazione di allontanamento e serbatoio per il controllo volumetrico Per controllare i valori delle portate di prelievo sono state eseguite periodicamente delle misure volumetriche nel punto di scarico della condotta di allontanamento. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto forzato Immissione dei traccianti Dopo aver raggiunto delle condizioni idrauliche stazionarie, l’acqua è stata marcata prima con il tracciante fluorescente, la Rodamina WT, successivamente con lo Iodio sotto forma di NaI. La Rodamina WT è stata utilizzata per ottenere in situ un andamento qualitativo della concentrazione: era infatti possibile effettuare la sua misura in continuo con un fluorimetro. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto forzato Immissione dei traccianti La conoscenza dell’andamento qualitativo delle prove ha reso possibile l’ottimizzazione della frequenza di campionamento dello NaI. Lo Ioduro di Na è stato analizzato in laboratorio mediante analisi per attivazione ed ha dato l’andamento quantitativo. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto forzato Immissione dei traccianti La Rodamina WT è stata iniettata sotto forma di soluzione (100 ml di soluz. conc. in 8 l di acqua) con diluizione teorica di partenza pari a 0,755 l di soluzione di Rodamina per m3 di acqua contenuta nel pozzo. Lo Ioduro di Na è stato immesso a concentrazione crescente nelle 3 prove (sciogliendo lo NaI in 8 l di acqua): Prova g di NaI mg di I2 / l N. 1 34 217 N. 2 44,5 283 N. 3 60 384 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto forzato Esaurimento della Rodamina WT La concentrazione di Rodamina WT nel pozzo di immissione è stata determinata da prelievi eseguiti: all’inizio delle prove ad intervalli di circa 5 minuti; successivamente, al procedere verso l’esaurimento del tracciante, si è arrivati ad intervalli di 30 minuti. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto naturale Prove condotte tra la fine di Settembre e la fine di Ottobre 1982. In tale periodo le condizioni del moto erano naturali non disturbate in quanto gli emungimenti a scopo irriguo erano terminati. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Prove in moto naturale Condizioni nei due pozzi Pozzo di pompaggio [m] Pozzo di iniezione [m] Profondità dal livello del suolo 49,95 51,50 Livello statico dal livello del suolo 36,542 36,615 Carico idraulico sul mare 1,011 1,009 Spessore d’acqua nel pozzo 13,108 14,885 Distanza dal mare 6.500 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto naturale Pompe Come nelle prove in moto forzato, in entrambi i pozzi sono state posizionate delle pompe sommerse a 47 m di profondità. Nel pozzo di iniezione è stata utilizzata nel circuito di riciclo una pompa da 3 CV, che riciclava alla portata di 0,84 m3/h. Nel pozzo di pompaggio è stata utilizzata una pompa da 5 CV, che lavorava con una portata di 0,24 m3/h. Ciò induceva un abbassamento del livello piezometrico di non più di 1 cm. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto naturale Circuito di riciclo Nel pozzo di immissione è stato mantenuto lo stesso circuito di riciclo utilizzato nelle prove in moto forzato, ma montato in modo diverso. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto naturale Immissione dei traccianti Dopo aver introdotto nel pozzo di immissione la Rodamina WT, si è proceduto all’omogeneizzazione mediante pompa di riciclo per circa 1 ora. Il giorno dopo è stato introdotto lo Ioduro di Na. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto naturale Prelievo dei campioni In base ai risultati ottenuti con la Rodamina è stato deciso di prelevare: 3 campioni al giorno per la prima settimana; 1 campione al giorno per la seconda settimana; 1 campione ogni 3 giorni per le settimane successive. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Risultati delle prove Prove in moto forzato Curve di esaurimento della Rodamina e dello Iodio per le 3 prove Curve di restituzione della Rodamina e dello Iodio per le 3 prove Prove in moto naturale Curve di esaurimento della Rodamina e dello Iodio Curve di restituzione della Rodamina e dello Iodio 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto forzato Gli abbassamenti della superficie freatica sono stati considerati trascurabili. Infatti: per Q = 112 m3/h la superficie freatica del pozzo di pompaggio ha avuto un abbassamento di 11 cm (da confrontarsi con lo spessore d’acqua in quel pozzo in condizioni statiche: 12,34 m). 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Prove in moto forzato Abbassamento del livello piezometrico 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Curva di esaurimento della Rodamina Prove in moto forzato Curva di esaurimento della Rodamina Prova N. 1 (Q = 112 m3/h) Concentrazione Concentrazione: 100 unità di fluorescenza = 2,5 · 10-7 l/l ore 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Curva di esaurimento dello Iodio Prova N. 1 (Q = 112 m3/h) Prove in moto forzato Curva di esaurimento dello Iodio Prova N. 1 (Q = 112 m3/h) Concentrazione 10-3 mg/l ore 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Curva di esaurimento della Rodamina Prova N. 3 (Q = 25 m3/h) Prove in moto forzato Curva di esaurimento della Rodamina Prova N. 3 (Q = 25 m3/h) Concentrazione Concentrazione: 100 unità = 2,5 · 10-7 l/l ore 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Curva di esaurimento dello Iodio Prova N. 3 (Q = 25 m3/h) Prove in moto forzato Curva di esaurimento dello Iodio Prova N. 3 (Q = 25 m3/h) Concentrazione 10-3 mg/l ore 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto forzato Dai diagrammi semi-log delle curve di esaurimento dei traccianti si ricava, facendo una media per le tre prove, che l’intervallo di tempo per avere una diminuzione della concentrazione dei traccianti di un fattore 10 è t = 13 minuti. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto forzato Diagramma semi-log delle curve di esauirimento dei traccianti 104 103 10 102 tempo (minuti) Rodamina WT C0/C = 10 t =14,5 min Iodio t =14 min Prova N. 1 (112 m3/h) Concentrazione 20 40 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto forzato Determinazione della velocità media di esaurimento dei traccianti L’espressione che dà la V media di esaurimento si ricava a partire dalla relazione ( proposta da Guizerix et al., 1967) dove W0 = Hp(D’)2/4 è il volume d’acqua contenuto per tutto lo spessore dell’acqua nel pozzo; S = DHe è la “sezione efficace” trasversale per il flusso d’acqua. Questo metodo è detto di diluizione puntuale e considera la diminuzione di concentrazione del tracciante rappresentata da una curva esponenziale. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto forzato Determinazione della velocità media di esaurimento dei traccianti Si ottiene: in cui: D’ e D sono i diametri, interno (106 mm) ed esterno (110 mm), del tubo sfinestrato; e è un coefficiente che dipende dalla sfinestratura (in questo caso 20%) che è stato assunto pari a 1,8; t è il tempo necessario ad avere una diminuzione di un fattore 10 nella concentrazione dei traccianti (13 minuti). E quindi: V = 11,3 m/d = 0,471 m/h 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Prove in moto forzato Significato di e e D Prove in moto forzato Significato di e 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Curva di restituzione della Rodamina Prove in moto forzato Curva di restituzione della Rodamina Prova N. 1 (Q = 112 m3/h) ore Concentrazione Concentrazione: 100 unità = 2,5 · 10-7 l/l 5 10 15 50 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Curva di restituzione dello Iodio Prova N. 1 (Q = 112 m3/h) Prove in moto forzato Curva di restituzione dello Iodio Prova N. 1 (Q = 112 m3/h) ore Concentrazione 10-3 mg/l 5 10 15 20 40 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto forzato Le curve di restituzione dei traccianti presentano un andamento crescente rapidamente, all’inizio della prova, fino a raggiungere un punto di massimo, dopo si ha una discesa quasi esponenziale. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto forzato Dalle curve di restituzione dei traccianti si ricavano le curve normalizzate che si ottengono dividendo le concentrazioni per l’area sottesa dalla curva sperimentale. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Curve di restituzione normalizzate Prova N. 1 (Q = 112 m3/h) Prove in moto forzato Curve di restituzione normalizzate Prova N. 1 (Q = 112 m3/h) ore ore-1 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Prove in moto forzato Curve di restituzione normalizzate Rodamina WT ore-1 ore 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Prove in moto forzato Curve di restituzione normalizzate Iodio ore-1 ore 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto forzato Le curve di restituzione normalizzate, sia nel caso della Rodamina WT che dello Iodio, si abbassano al diminuire della portata di pompaggio. Da ciò gli Autori hanno dedotto che al diminuire della portata si recupera meno tracciante. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto forzato Determinazione del coefficiente di dispersione D con il metodo di Sauty Relazione di partenza: in cui: K è una costante di proporzionalità funzione di tr max Cr = C/Cmax e tr = t/tC tC = tempo medio di trasferimento tra P.I. e P.P. in modo radial-convergente a Q = cost. e quindi tC = W/Q = wpr2H/Q 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto forzato Determinazione del coefficiente di dispersione D con il metodo di Sauty Nel calcolare il volume W dobbiamo tenere conto della porosità w poiché W è un volume d’acqua. Indicando con V(r) la velocità alla distanza r dal P.P., cioè la velocità di esaurimento del tracciante nel P.I., si ha: Pé = V(r)·r/D e poiché V(r) = Q/(2prHw), si ottiene tr = 2·t·V(r)/r. r H 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto forzato Determinazione del coefficiente di dispersione D con il metodo di Sauty (continuazione) Sostituendo queste espressioni di Pé e di tr nella relazione che fornisce Cr, si ottiene Cr in funzione di t. D’altra parte, la relazione di Sauty si traduce in un abaco (Cr in funzione di t) facendo variare V(r) e D. Le curve dell’abaco avranno a parametro il numero di Péclet (Pé = V(r)·r/D ). 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto forzato Determinazione del coefficiente di dispersione D con il metodo di Sauty (continuazione) Dalla sovrapposizione della curva sperimentale all’abaco si ottiene il valore di Pé e quindi quelli di D e di V(r). 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto forzato Abaco di Sauty per iniezione istantanea, metodo radial-convergente 0.5 1.0 1.5 2.5 2.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 tr Cr Pé=1 5 10 50 100 1000 500 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Prove in moto forzato Determinazione della porosità cinematica w Dal valore di V(r) si risale a quello di w, porosità cinematica: w = Q/(2pr·H·V(r)). 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto forzato Tab. 1 - Risultati dopo correzioni per le curve di restituzione PROVA (Q, m3/h) N. 1 (112) N. 2 (50) N. 3 (25) Tracciante Rod. WT Iodio Pé [-] 0,4 0,3 0,2 0,6 0,5 V [m/h] 0,97 0,24 0,14 0,67 0,91 D [m2/h] 26,4 31,1 21,9 20,7 15,7 17,5 a [m] 27,2 62,2 91,2 147,8 23,4 19,2 w [%] 12,7 24,6 22,9 39 4,1 3 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto forzato L’andamento delle curve sperimentali e normalizzate di restituzione farebbe pensare ad un flusso a completa miscelazione che, evidentemente, in questo caso (acquifero di calcare fessurato) non si può avere. Si è quindi ipotizzato che il moto si sviluppi su più letti: la curva di restituzione si può pensare come la somma degli effetti dei singoli letti. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto forzato Somma dei singoli effetti nell’ipotesi di moto sviluppato su più letti. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto forzato Poiché la maggior parte del tracciante passa attraverso gli strati più permeabili nelle prime 2 ore di osservazione, si può modificare la prima parte della curva di restituzione prolungandola esponenzialmente. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto forzato Tab. 2 - Risultati dopo correzioni con estrapolazione esponenziale per le curve di restituzione PROVA (Q, m3/h) N. 1 (112) N. 2 (50) N. 3 (25) Tracciante Rod. WT Iodio Pé [-] 2 1 V [m/h] 4,1 4,3 1,8 1,5 D [m2/h] 25,9 27,2 20,4 20,2 17,0 17,1 a [m] 6,4 6,3 11,2 10,9 11,4 11,5 w [%] 3 2,8 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Prove in moto forzato Confronto risultati Tab. 1- Tab. 2 PROVA (Q, m3/h) N. 1 (112) N. 2 (50) N. 3 (25) Tracciante Rod. WT Iodio Pé [-] 0,4 0,3 0,2 0,6 0,5 2 1 V [m/h] 0,97 0,24 0,14 0,67 0,91 4,1 4,3 1,8 1,5 D [m2/h] 26,4 31,1 21,9 20,7 15,7 17,5 25,9 27,2 20,4 20,2 17,0 17,1 a [m] 62,2 91,2 147,8 23,4 19,2 6,4 6,3 11,2 10,9 11,4 11,5 w [%] 12,7 24,6 22,9 39 3 2,8 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto forzato Interpretazione qualitativa del moto tra i due pozzi Si potrebbe considerare che il trasferimento dell’acqua marcata avvenga per “camminamenti” diversi con velocità diverse. La velocità corrispondente al pozzo d’iniezione era dell’ordine di 0,46 m/h, negli altri camminamenti le velocità erano più grandi o più piccole. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto forzato Schema per l’ipotesi qualitativa di moto idrico secondo diversi camminamenti 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto naturale Le iniezioni di tracciante sono state effettuate con modalità assimilabili a quelle istantanee. I campioni d’acqua sono stati prelevati: dal pozzo d’iniezione dopo omogeneizzazione di circa 1 ora alla portata di 0,84 m3/h; dal pozzo di estrazione dopo un pompaggio di 30 minuti alla portata di 0,24 m3/h. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Curva di esaurimento della Rodamina Prove in moto naturale Curva di esaurimento della Rodamina Concentrazione ore Concentrazione: 100 unità = 8,7 · 10-9 l/l 50 10 20 30 40 103 104 5 102 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Curva di esaurimento dello Iodio Prove in moto naturale Curva di esaurimento dello Iodio Concentrazione, mg/l ore 102 10 20 30 40 50 5 103 104 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto naturale Le curve di esaurimento dei traccianti sono composte da più tratti, ognuno dei quali corrisponde ad una omogeneizzazione. Ognuno di questi tratti, per ciascuna curva di esaurimento, può essere considerato corrispondente ad una nuova iniezione con concentrazione di tracciante inferiore alla precedente. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto naturale Le curve sperimentali di restituzione sono state ottenute da campioni prelevati dal pozzo di estrazione (P.P.). Anche per le prove in moto naturale sono state ricavate le curve di restituzione normalizzate. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Curva di restituzione della Rodamina Curva di restituzione dello Iodio Prove in moto naturale Curva di restituzione della Rodamina Concentrazione ore Concentrazione: 100 unità = 8,7 · 10-9 l/l 50 100 150 200 300 Curva di restituzione dello Iodio Concentrazione, mg/l ore 50 100 150 200 500 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Curve di restituzione normalizzate Prove in moto naturale Curve di restituzione normalizzate ore-1 ore 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto naturale Per interpretare l’andamento di queste curve è stato necessario apportare alcune correzioni. Considerando la curva di esaurimento dello Iodio, i primi tre tratti (corrispondenti alle prime 3 omogeneizzazioni) sono stati prolungati verso lo zero in modo esponenziale a partire dal valore massimo per ciascun tratto. - (Prima correzione). 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Curva di esaurimento dello Iodio Prove in moto naturale Curva di esaurimento dello Iodio Omogeneizzazione 1a 2a 3a Concentrazione, mg/l ore 5 10 15 20 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto naturale Si è quindi considerato la curva di restituzione totale come somma di più contributi dovuti alle diverse omogeneizzazioni. Ciascun contributo ha uno sfasamento rispetto alla prima omogeneizzazione: 7,5 ore per la seconda omogeneizzazione; 12,5 per la terza omogeneizzazione; deducibili dalla figura vista prima. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto naturale Curva di restituzione totale dello Iodio e contributi delle prime omogeneizzazioni 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto naturale Sottraendo alla curva di restituzione totale i contributi dovuti dalla seconda e terza omogeneizzazione si è ottenuta la curva che dà il contributo reale della prima omogeneizzazione alla restituzione dello Iodio. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto naturale Curva di restituzione totale dello Iodio e contributo reale della prima omogeneizzazione 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto naturale Dall’osservazione della curva “contributo reale” si nota, intorno alla trentesima ora di osservazione, una variazione di pendenza seguita da una piccola risalita. Si è, quindi, ipotizzato la presenza di due camminamenti dal P.I. al P.P., con tempi di arrivo e ascissa del massimo di concentrazione diversi. - (Seconda correzione) 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto naturale Tale curva è stata scomposta in due: una che coincide nella parte iniziale con la curva reale; l’altra con un andamento simile alla restituzione della Rodamina, con un tempo di apparizione intorno alle 20 ore ed un massimo a circa 30 ore. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto naturale Curve di restituzione reale e parziali dello Iodio nell’ipotesi di due camminamenti tra P. I. e P. P. Concentrazione, mg/l ore 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto naturale Diagramma semi-log della curva di esaurimento della Rodamina WT La diminuzione di un fattore 10 della concentrazione è stata ottenuta in 155 minuti. Concentrazione ore Concentrazione: 100 unità = 8,7 · 10-9 l/l 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto naturale Determinazione della velocità orizzontale di filtrazione Analogamente alle prove in moto forzato la velocità di filtrazione si determina con il metodo di diluizione puntuale. Con t = 155 minuti si ricava: V = 0,95 m/d = 0,0396 m/h 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto naturale La velocità reale (effettiva) è data dal rapporto tra distanza r dei due pozzi ed il tempo medio di transito t: Ve = r/t La porosità cinematica (w) si ricava come rapporto tra V di filtrazione e Ve: w = V/Ve. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Prove in moto naturale Risultati ottenuti con il metodo di diluizione puntuale Tracciante Rodamina WT Iodio t [h] 46,3 38,3 Ve [m/h] 0,25 0,30 w (%) 16 13 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Prove in moto naturale Risultati ottenuti con il metodo di Sauty Tracciante Rodamina WT Iodio Ve [m/h] 0,29  0,36 0,70 a [m] 9,5  2,3 2,3 D [m2/h] 2,7  0,8 1,6 w (%) 14  11 5,6 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Valori dei Parametri Gli autori hanno ipotizzato che i valori dei parametri ottenuti con il metodo di Sauty nelle prove in moto naturale erano idonei a rappresentare l’acquifero: Velocità di Darcy = 1 m/d = 0,042 m/h Velocità reale = 10 m/d = 0,42 m/h a = 2,9 m D = 2 m2/h w = 10 % 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Conclusioni I risultati ottenuti dalle prove in moto forzato non sono adeguati al metodo utilizzato poiché l’acquifero in oggetto è di calcare fessurato, mentre il metodo di Sauty è stato elaborato per un sistema filtrante poroso. Le prove in moto naturale, sotto le ipotesi di cammini preferenziali aventi ognuno velocità diverse, hanno dato risultati interessanti. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza

Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza Conclusioni Lo studio è stato condotto su una sola area dell’acquifero in esame e sono stati utilizzati soltanto 2 pozzi per ragioni economiche e di scarsa disponibilità iniziale di informazioni specifiche. L’estrapolazione dei dati ottenuti ad altre aree dello stesso acquifero non è lecita se non dopo verifiche in altre aree dell’acquifero. 30 Marzo 2007 Palermo, DIIAA, Dott. Ing. A. Lanza