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Il carico idraulico LM-75: 2017/2018
SCIENZE E TECNOLOGIE PER L’AMBIENTE E IL TERRITORIO Il carico idraulico Prof. Micòl Mastrocicco Tel: Cell:
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Caratteristiche idrodinamiche
Esse riguardano le proprietà che governano il movimento dell’acqua e dei gas tra la matrice solida dell’acquifero (quindi in condizioni sature!). Sono parametri che nella maggior parte dei casi posso essere misurati solo in campo e non in laboratorio. I principali parametri idrodinamici che governano il flusso delle acque sotterranee sono: Carico e gradiente idraulico Conducibilità idraulica Trasmissività Immagazzinamento Velocità effettiva CARATTERISTICHE FISICHE Granulometria Parametri fisici Potenziale idrico Costanti idrologiche
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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
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In figura ha=hb ma za zb e pa/pb/ cioè yayb
h = z + p/ cioè h = z + y In figura ha=hb ma za zb e pa/pb/ cioè yayb ha hb
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Eq. di Bernoulli per il carico idraulico con fluidi a diversa densità
In pratica se ho acqua dolce nel piezometro hf=z+(f/ f)y hf=3+(1/1)6 hf=9 se ho acqua salata (es: acqua di mare con ρ=1.03 gr/cm3) nel piezometro hf=z+(s/ f)y hf=3+(1.03/1)6 hf=3+6.18=9.18 f = densità dell’acqua dolce (freshwater)
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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%
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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”.
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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.
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… ma attenzione, se il BP è “più basso” del p.c. …
Soggiacenza da p.c. = livello statico + altezza del BP … e se il p.c. è “più basso” del livello del mare …
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Esercizio sul carico idraulico
Livello del mare Calcolare il carico idraulico “h” e l’elevazione di pressione “y” se il filtro del pozzo è a 200 m s.l.m.
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Esercizio sul gradiente idraulico
i = dh/dl = (h1-h2)/dl Calcolare il gradiente idraulico orizzontale (sopra) e quello verticale (sotto) …e…. In quale direzione si muove l’acqua?
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