R2530 Idrogeologia applicata

Nel documento 1997/98 (pagine 99-104)

Anno: 5 Periodo: I Lezioni, esercitazioni, laboratori: 4+4 (ore settimanali) Docenti: Massimo Civita, Gianfranco Olivero, Bartolomeo Vigna

L'idrogeologia applicata è una moderna disciplina policomposita, le cui solide basi ma-tematiche poggiano sulle scienze della Terra e sulle discipline idrauliche, laddove l'edificio culturale è costituito da metodologie integrate, di tipo quantitativo, comuni ad altre discipline ingegneristiche (geotecnica, geomeccanica, geognostica, geofisica, geochimica, fluidodina-mica, idrologia, meteorologia, ecc.). Gli obiettivi di questa disciplina comprendono lo studio delle acque sotterranee come risorsa primaria rinnovabile, la quantizzazione e la definizione della qualità di essa su base territoriale e finalizzata alle diverse utenze idrorichiedenti, la sua vulnerabilità all'inquinamento ed al depauperamento quantitativo, la progettazione dello sfruttamento razionale di essa; la previsione delle interazioni tra acque del sottosuolo e le tra-sformazioni naturali eantropiche dell'ambiente; la progettazione dei relativi interventi di pro-tezione e recupero.

REQUISITI

Le materie propedeutiche principali sono geologia applicata, idraulica, chimica, idrologia tecnica.

PROGRAMMA

1 sistemi idrologico-idrogeologici e la dinamica globale delle acque. [2 ore]

Approccio sistemi co "scatola nera" allo studio dei diversi ambienti idrici interconnessi (bacino imbrifero, bacino idrogeologico, acquiferi); processi ricarica - discarica; concetto di risorsa idrica, bilancio globale.

Genesi, distribuzione delle acque sotterranee e caratteristiche idrogeologiche delle roc-ce. [8 ore]

Porosità totale, volume rappresentativo elementare; modello concettuale di un corpo idrico sotterraneo; permeabilità assoluta, trasmissività, coefficiente di immagazzinamento, porosità utile, diffusivi, gradiente idraulico; velocità delle acque sotterranee e dispersione cinematica;

permeabilità relativa, identificazione dei complessi idrogeologici.

- Sistemi idrogeologici semplici e complessi. [6 ore]

Geometria delle strutture idrogeologiche; tipi di acquiferi, elementi idrostrutturali e condi-zioni al contorno; strutture idrogeologiche a livello continentale, regionale, comprensoriale e locale; sistemi complessi; interazione tra sistemi idrogeologici e con le acque superficiali.

Rilevamenti, prospezioni e misure idrogeologiche. [8 ore]

Supporti topografici, cartografia numerica, preparazione di database per l'uso dei GIS (Geographical Information System); fonti di informazioni sul territorio; metodologie di ap-proccio e di rilevamento idrogeologico a seconda della geomorfologia dell'ambiente-obiettivo; concetti di prospezione, censimento, misura e monitoraggio; applicazioni del teleri-levamento all'idrogeologia; apparecchiature, metodi e tecniche di riteleri-levamento piezometrico;

per le misure di portata; per la misura della velocità e della direzione del flusso sotterraneo;

per la stima delle grandezze idrometeorologiche; per la identificazione idrogeochimica e qualitativa delle acque sotterranee.

Ricostruzioneemorfologia deffa superficie piezometrica degli acquiferi. [4 ore]

Metodi di costruzione dei reticoli di flusso e interpretazione "per parti"; le principali configu-razioni ed il loro significato; analisi quantitativa e valutazione delle portate sotterranee.

Le captazioni verticali (pozzi)ele provein situsugli acquiferi. [14 ore]

Ubicazione corretta, metodi di scavo e condizionamento dei pozzi; scelta del tipo, della lun-ghezza e della posizione dei tubi-filtro; autosviluppo, espurgo; problemi di impatto causato da pozzi malcostruiti o abbandonati; tipi di prova (prove di pozzo, SDT; prove di acquifero, APT; prove multiscopo, MPAT; prove puntuali su piezometri); scelta del sito, preparazione del pozzo pilota, organizzazione e strumentazione delle prove; esecuzione delle prove; idro-dinamica degli acquiferi sotto pompaggio (modelli in regime stazionario ed in regime transi-torio); interpretazione delle prove di pozzo (curva caratteristica, efficienza, portata critica, portata di esercizio); interpretazione delle prove di acquifero (calcolo della trasmissività, con-ducibilità idraulica e del coefficiente di immagazzinamento, acquiferi ideali, liberi, semicon-finati, con drenaggio ritardato, ecc.); calcolo del raggio del cono di depressione; progettazio-ne di un campo-pozzi; uso dei pozzi per il controllo temporaprogettazio-neo in corso d'opera, per i si-stemi di dewateringe per il recupero di acquiferi inquinati; delineazione delle aree di salva-guardia delle captazioni per pozzi.

Studioecaptazione delle sorgenti normali. [12 ore]

Classificazione gestionale e idrogeologica delle sorgenti; idrodinamica degli acquiferi alimen-tanti una sorgente; studio dell'area di alimentazione e dell'area di emergenza; strumentazione delle emergenze; riserve regolatrici, riserve geologiche; la risorsa sorgi va: valutazione mo-dellistica sulla base della curva di svuotamento dei sistemi; calcolo dei volumi immagazzi-nati, tasso di rinnovamento, tempo di sostentamento, tempo di rinnovamento, etc.; le opere di presa normali e speciali; due casi di studio completo di grandi sorgenti italiane; delineazione delle aree di salvaguardia delle captazioni di acque sorgi ve.

Elementi di idrogeochimicaequalità delle acque sotterranee. [4 ore]

Le analisi idrogeochimiche di routine;elaborazione delle analisi, rapporti ionici caratteristici;

facies chimica; qualità di base e qualità finalizzata; diagrammi interpretativi e cartografia della qualità.

Previsioneeprevenzione dall'inquinamento delle acque sotterranee. [6 ore]

Genesi, tipologie e meccanismi d'inquinamento; fonti puntuali e diffuse; la capacità di atte-nuazione dell'insaturo e del suolo; diffusione molecolare e cinematica, diluizione; il concetto di vulnerabilità degli acquiferi; il "rischio" di inquinamento: previsione e prevenzione su aree estese; le reti di monitoraggio; interventi di recupero ambientale e di acquiferi vulnerati.

Cartografia tematica idrogeologica. [6 ore]

Rappresentazione di situazioni idrogeologiche e situazioni di impatto, carte idrogeologiche, idrochimiche, carte della vulnerabilità degli acquiferi all'inquinamento; cartografia tematica tradizionale e cartografia numerica (GIS).

ESERCITAZIONI

Normalmente, le esercitazioni prevedono lo sviluppo pratico degli argomenti trattati a lezio-ne. Non ci sono, volutamente, nette separazioni tra lezioni ed esercitazioni ed anche il nume-ro di ore destinate a esse varia in funzione del calendario effettivo delle lezioni. Gli argo-menti svolti nelle esercitazioni sono, pertanto: identificazione dei limiti di una struttura idro-geologica reale, redazione della carta idroidro-geologica, calcolo del b.ilancio idrogeologico inver-so mediante modello numerico; tracciamento del reticolo di flusinver-so di un acquifero reale a

partire da dati piezometrici; interpretazione di prove di pozzo e di acquifero; elaborazione di dati idrogeochimici. [45.ore, in totale]

Nei limiti del possibile, verranno svolte 2-3 escursioni didattiche con durata giornaliera. [12-18 ore]

BIBLIOGRAFIA

Testo di riferimento: Attualmente nessuno. Nel corso di lezioni ed esercitazioni viene pre-ventivamente distribuito un corposo materiale iconografico ed illustrativo che viene facilmen-te infacilmen-tegrato dagli allievi. Per alcune parti del programma, vengono fomifacilmen-te dispense.

Testi ausiliari: M. Civita,Le carte della vulnerabilità degli acquiferi all'inquinamento: teoria epratica,Pitagora, Bologna, 1994.

P. Celico,Prospe::ioni idrogeologiche. VoI. IeIl,Liguori, Napoli. 1986.

C.W. Fetter,Applied hydrogeology,3rd ed., Macmillan, New York, 1994.

ESAME

L'esame si basa su due interrogazioni diverse ed ha come riferimento i testi scritti e gli elabo-tati delle esercitazioni che devono essere consegnate al titolare del corso all'inizio di ogni ap-pello.

RA440 Idrologia

Anno: 4,5 Periodo: l Lezioni, esercitazioni, laboratori: 5/6+3/2(ore settimanali) Docente: Alessandro Pezzo li

Il corso si propone di fornire le conoscenze necessarie per effettuare la misura e la stima delle grandezze idrologiche che sono alla base della progettazione delle opere idrauliche e della gestione delle risorse idriche.

REQUISITI

Analisile2,Fisica l,idraulica.

PROGRAMMA

Nozioni introduttive.[2 ore]

- Il ciclo dell'acqua.

- Cenni sullo sviluppo storico dell'idrologia. - Le grandezze idrologiche.

Calcolo delle probabilità e statistica applicata all'idrologia.[20 ore]

- Analisi di una serie di dati idrologici.

- Elementi fondamentali del calcolo delle probabilità.

- Distribuzioni probabilistiche per variabili casuali discrete (distribuzione binomiale, legge di Poisson) e per variabili continue (distribuzione normale, log-normale, di Gumbel, di Fisher, del X, etc.)

- Stima dei parametri di una distribuzione. Tests statistici. Problemi di correlazione e regres-sione.

Caratteristiche geomorfologiche dei bacini idrografici. [2 ore]

- Parametri di forma.

- Struttura idrogeologica.

- Reticolo fluviale.

Afflussimeteorici~[6 ore]

- Misura delle precipitazioni liquide e solide. Stima degli afflussi. Curva di possibilità plu-viometrica. Distribuzione spaziale delle precipitazioni.

Deflussifluviali~[4 ore]

- Deflussi superficiali e profondi. Deflussi di magra, di piena e di morbida. Misura delle por-tate.

Perdite idrologiche di unbacino~[4 ore]

- Evaporazione. Traspirazione. Accumulo. Infiltrazione.

La trasformazione afflussi-defluss([4 ore]

- Equazione qel bilancio idrologico. La pioggia netta. Il coefficiente di afflusso. Modelli idrologici concettuali e sintetici.

Le pienefluviali~[12 ore]

- Formazione delle piene. Determinazione dell'idrogramma di piena mediante il metodo della corrivazione, dell'invaso lineare dell'IUH. Stima delle portate al colmo di piena (analisi sta-tistica, modello afflussi - deflussi semplificato, formule empiriche).

Propagazione dellepiene~[8 ore]

- Equazioni del de Saint Venant e cenni alla loro integrazione per via numerica. Il modello

parabolico e cinematico. Modelli di tipo idrologico (metodo Muskingum). Previsione e con-trollo delle piene.

Utilizzazione delle risorse idrichesuperjìcia/i~[8 ore]

- Impianto a serbatoio: regolazione parziale e totale per diverse funzioni obiettivo.

- Impianto a deflusso: curva di durata di un corso d'acqua, coefficienti di utilizzazione del corso d'acqua e dell'impianto.

ESERCITAZIONI

l) Elaborazione statistica di una serie storica di dati idrologici.[3 ore]

2) Determinazione della legge di probabilità che meglio interpreta una serie di dati idrolo-gici.[3 ore]

3) Calcolo degli afflussi meteorici in un bacino mediante l'impiego del metodo delle linee isoiete e dei topoieti.[4 ore]

4) Determinazione della legge di possibilità pluviometrica in una prefissata località. [3 ore]

5) Ricostruzione dell'idrogramma di piena in unaa~egnatasezione di un bacino idrografico mediante l'uso del metodo della corrivazione. [4 Ore]

6) Laminazione dell'onda di piena che passa attraverso un invaso artificiale. [3 ore]

7) Regolazione totale dei deflussi in una assegnata sezione di un bacino idrografico e calco-lo della capacità da assegnare all'invaso per ottenere prefissate leggi di erogazione. [4 ore]

8) Studio della corretta installazione e del posizionamento di una centrale di misura di pa-rametri meteoidrologici. [2 ore]

9) I servizi meteorologici nazionali: organizzazione e prodotti forniti all'utente. [2 ore]

lO) I principali software per l'elaborazione di dati statistici. [2 ore, a squadre]

Il) Visita al laboratorio meteo idrologico del Dipartimento di Idraulica, T.I.c.

[2 ore, a squadre]

LABORATORI

Saranno messe a disposizione degli studenti 2 ore per computer al LAIB per lo svolgimento delle esercitazioni.

BIBLIOGRAFIA

- Maione - Moisello:"Appunti di Idrologia" voI. I.

- Maione"Appunti di Idrologia"vol. III.

- Moisello:"Grandezze efenomeni idrologici".

- Appunti consegnati in aula dal docente.

ESAME

Prova orale con discussione degli elaborati svolti a esercitazione

R2625 Impianti dell'industria di processo +

Nel documento 1997/98 (pagine 99-104)