Il carico idraulico LM-75: 2016/2017

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1 Il carico idraulico LM-75: 2016/2017
SCIENZE E TECNOLOGIE PER L’AMBIENTE E IL TERRITORIO Il carico idraulico Prof. Micòl Mastrocicco Tel: Cell:

2 Equazione di Bernoulli per il carico idraulico
La conservazione dell’energia meccanica per un fluido perfetto in regime stazionario è data da: H = z + p/ + v2/2g = costante dove z è l’altezza di carico; p/ è l’altezza di pressione o pressione idrostatica con p = pressione del fluido sul punto z (gr/cm2) e γ = densità del fluido (gr/cm3); v2/ 2g è l’altezza cinetica o di velocità con g = accelerazione 9,8 m/s2 Nella maggior parte dei moti filtranti, e quindi anche nel caso di flusso in un acquifero, l’altezza cinetica è trascurabile per cui il carico idraulico “h” è dato da: h = z + p/ = costante La pressione idrostatica p/, dovuta al peso della colonna d’acqua sovrastante il punto di misura, è in genere espressa tramite la notazione“y” (cioè y= p/) , ne deriva quindi che il carico idraulico totale in moti filtranti è dato da: h = z + y hydraulic head = elevation head + pressure head

3 In figura ha=hb ma za zb e pa/pb/ cioè yayb
h = z + p/ cioè h = z + y In figura ha=hb ma za zb e pa/pb/ cioè yayb ha hb

4 Misura di «h» in campo Il carico piezometrico (o carico idraulico) si determina misurando la quota a cui l’acqua risale in un pozzo o piezometro rispetto ad un livello di riferimento (assoluto o relativo!). Piezometri: tubi di piccolo diametro, aperti (filtrati) al fondo, che misurano il carico idraulico nella zona satura. Se il tratto filtrato è molto piccolo rispetto alla colonna d’acqua allora il piezometro si dice “perfetto” al contrario è detto “integrato”.

5 Come si fanno i “conti” …
CASO 1: NON ho un una carta topografica o un GPS e NON conosco la quota del p.c. in m s.l.m. quindi posso ricavare solo la quota relativa della superficie piezometrica Bocca pozzo Soggiacenza da p.c. = livello statico – altezza del BP CASO 2: ho una carta topografica o un GPS e conosco la quota del p.c. in m s.l.m. quindi posso ricavare la quota assoluta della superficie piezometrica Quota piezometrica = quota topografica – soggiacenza da p.c.

6 Il gradiente idraulico
La “cadente piezometrica” o “gradiente idraulico” (i = h/L) tra due piezometri P1 e P2 è la variazione del carico idraulico h rispetto alla distanza che li divide L. La maggior parte dei gradienti idraulici orizzontali è inferiore a 0.03 (3%) e nelle zone pianeggianti è spesso inferiore a (3‰) h L P1 e P2 distano 250 m +25 m s.l.m. +20 m s.l.m. Esempio: se h = = 5 m e L = 250 m allora i = h/L = 5/250 = 0.02 cioè 2%

7 Equazione della superficie isopiezometrica
La superficie piezometrica, cioè la distribuzione del carico idraulico in un’area, è una superficie matematica per la quale: Pacqua dei pori = Patmosferica Le carte isopiezometriche si costruiscono mediante: • misure manuali o automatiche del livello statico in campagna • utilizzo di un software d’interpolazione dei dati di campagna (SURFER) • utilizzo di un modello numerico (MODFLOW) o analitico Le carte isopiezometriche consentono di ottenere una serie di informazioni sull’acquifero e sulla circolazione idrica che in esso ha luogo. Interpolazione lineare

8 Le isopiezometriche (o equipotenziali) e le linee di flusso
Per ricostruire l’andamento delle linee piezometriche di una falda occorre un numero critico di misure di h, omogeneamente distribuite Le misure devono essere riferite ad un solo acquifero di cui sono note le condizioni al contorno L’andamento della superficie piezometrica (tavola d’acqua) segue, addolcendole, le variazioni di pendenza della superficie topografica. Falda freatica: la superficie piezometrica coincide con la superficie dell'acqua nella zona satura (superficie freatica). Falda artesiana: la superficie piezometrica fornisce una immagine virtuale della quota alla quale, punto per punto, si livellerebbe la falda per eguagliare la pressione atmosferica Per delineare il verso delle linee di flusso (o streamlines) si segue la direzione di massima diminuzione dei carichi idraulici nelle 3 dimensioni. Occorre un minimo di tre misure di carico idraulico per determinare la direzione del deflusso sotterraneo

9 SEZIONE O PROFILO O TRANSETTO
Deflusso della falda L’acqua si muove dalle zone di alimentazione a quelle di recapito, secondo le linee di flusso (streamlines) che sono tagliate ortogonalmente da linee equipotenziali o linee di ugual carico piezometrico. L’insieme delle linee equipotenziali e delle linee di flusso costituisce il RETICOLO DI FLUSSO (Hubbert, 1940). CARTA ISOPIEZOMETRICA SEZIONE O PROFILO O TRANSETTO

10 Definire aree di alimentazione e di drenaggio

11 Soluzione

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