Idrogeologia

Periodo: primo semestre

Contenuti:

Acqua nel sottosuolo. La porosità dei materiali; tipi di acquifero; il carico idraulico; l’approccio continuo ed il concetto di REV; legge di Darcy; permeabilità e permeabilità intrinseca; il flusso q e la velocità reale; limiti della legge di Darcy. Aree di salvaguardia; zona di tutela assoluta, zona di rispetto e zona di protezione; Immagazzinamento totale; il concetto di flusso stazionario e transitorio; legge di conservazione della massa in flusso stazionario e transitorio; metodi di soluzione dell’equazione di flusso; le condizioni al contorno ed iniziali.
Zona Vadosa. Tensione di interfaccia; la risalita capillare; concetto di immagazzinamento nella zona vadosa; legge conservazione di massa nella zona vadosa (legge di Richards)
Acquiferi fratturati. Approccio tramite il concetto di REV, la doppia porosità; la legge cubica.
Acquiferi carsici. Doppia e tripla porosità. Risposta delle sorgenti carsiche; modelli idrogeologici di deflusso carsico; serbatoi di Torricelli, Darcy e Poiseuille; svuotamento dei serbatoi.
Prove di falda. Tipi di piezometri; assunzioni sul flusso verso un pozzo; prove di falda in regime stazionario. Soluzione di Dupuit-Thiem. Prove di falda in regime transitorio. Acquiferi confinati. Soluzione di Theis, soluzione di Cooper_Jacob. Acquiferi semiconfinati. Soluzione di Hantush-Jacob senza immagazzinamento nell’acquitardo, soluzione di Hantush con immagazzinamento nell’acquitardo. Acquiferi liberi. Soluzione di Neuman. Teoria del pozzo immagine; soluzione di Theis in risalita.
Slug tests. Soluzione di Hvorlev; soluzione di Cooper Papadopulos; soluzione di Bouwer& Rice.
Prove di pozzo. Componenti delle perdite di carico; efficienza del pozzo; indice di produttività.
Infiltrometrie e prove Lefranc
Definizione di inquinamento idrico. Tipi di sorgenti contaminanti. Legge di Ghyben-Herzberg; proprietà degli inquinanti; tipi di inquinanti; processi di attenuazione; coefficienti di ripartizione e livello critico.
Meccanismi di trasporto in falda. Diffusione, advezione, dispersione meccanica; la dispersività; la dispersione idrodinamica, il numero di Peclet. Legge di conservazione di massa per il flusso advettivo-dispersivo non reattivo; esempio di soluzione analitica.
Vulnerabilità degli acquiferi. Centri di pericolo, tipi di vulnerabilità; metodi per la valutazione della vulnerabilità degli acquiferi; zonazione per aree omogenee; sistemi parametrici. Sistemi a matrice, sistemi a punteggio semplice, sistemi a punteggi e pesi (DRASTIC e SINTACS). Cenni sul concetto di rischio di inquinamento.
I concetti fondamentali della geostatistica, il variogramma, il previsore del kriging per la mappatura di variabili idrogeologiche

Attività di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Le attività prevedono lezioni frontali su supporto informatico (Powerpoint) ed esercitazioni in aula con risoluzione di esercizi, inoltre esercitazioni in aula informatica con l'utilizzo di software liberi specifici (Infinite Extent; Numerical Aquifer Test (NAT); R, gstat), che vengono forniti agli studenti.
Il corso prevede anche una escursione in campo, durante la quale gli studenti misurano le portate superficiali con mulinelli ed effettuano slug tests in pozzo per la determinazione della trasmissività.