Gargini, Alessandro

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CORSO DI LAUREA MAGISTRALE IN GEOLOGIA E TERRITORIO (8027) CURRICULA:  RISCHIO IDROGEOLOGICO – RISORSE SOTTERRANEE FLUIDE     IDROGEOLOGIA E PROTEZIONE DEGLI ACQUIFERI  28003 - (8 CFU)     Docente:  Alessandro Gargini  (E-mail: alessandro.gargini@unibo.it)  ORARIO  LUNEDÌ:  1 4- 1 6 (Aula G3)  MARTEDÌ:  1 1 - 1 3 (Aula G3)  GIOVEDÌ:  1 4- 1 6 (Aula G3)  INIZIO CORSO:  1 7/1 0/201 1  FINE CORSO:  26/1 /201 2 IDROGEOLOGIA    Modello concettuale   Prospezioni Idrogeologiche  e monitoraggio  Protezione degli acquiferi  Idrogeologia dei contaminanti DATO PER SCONTATO E SAPUTO!!!!!!!!  POROSITÀ,  PERMEABILITÀ  FALDE ED ACQUIFERI  COMPONENTI DEL CICLO IDROLOGICO PARTE I:  PROSPEZIONI IDROGEOLOGICHE E MONITORAGGIO LA VALUTAZIONE DELLA RISORSA  POZZI E PIEZOMETRI SORGENTI E TORRENTI NON SATURO PARTE II:  PROTEZIONE DEGLI ACQUIFERI IDROGEOLOGIA DEI CONTAMINANTI     CI SARANNO ESERCITAZIONI!! INTERPOLAZIONE DI DATI  ELABORAZIONE DI PROVE DI PORTATA ANALISI DI DEFLUSSI SUPERFICIALI E SORGENTIZI  VOTAZIONI    Ottimo: Ok, si può puntare alla lode Buono: Ok Sufficiente: max 27 Insufficiente: max 25 Non ammesso  Testi M.Civita “IDROGEOLOGIA APPLICATA ED AMBIENTALE”, Ambrosiana (2005) G. Pranzini “LE ACQUE SOTTERRANEE”, Pitagora Editrice, Bologna (2010) ESCURSIONI IN CAMPO??? Mah!! Vediamo.. “Pozzo alla Romana” Parte I – Lezione n°1 Opere di captazione di acqua sotterranea Un comune pozzo ad uso domestico. La pompa a mano ha una portata ridotta a poche decine di cmc alla volta. Il tappo di cemento evita l’inquinamento dalla superficie e l’armatura interna in pietra sostiene le pareti, lasciando al contempo filtrare l’acqua sotterranea. Il tubo di aspirazione ha un filtro all’estremità Inferiore.  (Todd) Pompa a vuoto La pressione della colonna d’aria a livello mare è di 1,03 kg/cmq. L’acqua raggiunge lo stesso livello all’interno ed all’esterno del tubo aperto (A). Se l’estremità superiore è chiusa con uno stantuffo e lo stesso è sollevato, l’acqua sale nel tubo perchè la pressione esterna è maggiore di quella interna (B). Se usiamo un tubo più lungo (C), l’acqua risale in esso fino ad eguagliare la pressione esterna. pressione atmosferica1,03 kg/ cmqpressione atmosferica1,03 kg/ cmqLivellomarepressione atmosferica1,03 kg/ cmq10 mA BCQuesto si verifica, in teoria, a 10 m di altezza, in pratica a causa di perdite di carico e di tenuta, le pompe a vuoto aspirano fino ad un’altezza di 6-7 m. A quote superiori al livello mare la capacità di sollevamento decresce ancora di più. MECCANISMO DI SOLLEVAMENTO A DEPRESSIONE (Pompa a vuoto)  FASI DI REALIZZAZIONE DI UN POZZO  1)Perforazione 2)Completamento o Condizionamento 3)Sviluppo o Spurgo 4)Parametrizzazione 5)Armamento 6)Protezione  POZZO A STERRO SCAVATO A MANO (AD ANELLI)  POZZO TIPO “NORTON”  ZO A STERRO – SCAVATO A MANO (AD ANELLI)  POZZO TIPO “NORTON”  I pozzi a getto utilizzano una punta tagliente munita di un ugello attraverso il quale esce acqua in forte pressione. Si usa in terreni fini, molto sciolti, a bassa profondità, sia con rivestimento sia senza. Il diametro è in genere piccolo (max. 10 cm). Nel caso senza rivestimento, l’estremità del tubo è filtrata direttamente e può essere lasciata in posto a fine foro. (a sinistra) I pozzi guidati utilizzano aste infisse nel terreno mediante un maglio. L’estremità inferiore è filtrante e protetta da una punta conica  in acciaio. Si usa in terreni fini, molto sciolti,  a bassa profondità, sia con rivestimento  sia senza, anche se per mantenere la verticalità, i primi 2-3 metri sono rivestiti. Il diametro è in genere piccolo (max. 10 cm). La pompa per l’acqua è del tipo a vuoto e quindi la profondità della falda resta inferiore a 5-6 m dal piano campagna. (a destra)  (Todd) (Todd) WELL POINT -  POZZI INFISSI (PER GETTO A PRESSIONE O PER BATTITURA)  Well point                                     Tipo Norton  METODO DI PERFORAZIONE A PERCUSSIONE  METODO DI PERFORAZIONE A PERCUSSIONE  vasca del fangoTrivellazione a rotazione con circolazione diretta del fango E’ il metodo più in uso, sia in formazioni dure che sciolte e per profondità anche notevoli (centinaia di metri).  L’avanzamento è assicurato dalla  rotazione/frantumazione del terreno e dal peso delle aste. Il sostentamento del foro ed il raffreddamento dello scalpello è ottenuto dal fango di circolazione. Il fango è aspirato da un vascone ed iniettato in profondità attraverso la punta e le aste. METODO DI PERFORAZIONE A ROTAZIONE (CIRCOLAZIONE DIRETTA)  SONDA  PER  PERFORAZIONE A ROTAZIONE Il metodo è simile al precedente, ma in questo caso il fluido di perforazione  scende lungo lo spazio foro-rivestimento (annular volume) e sale all’interno  delle aste. Tra i vantaggi maggiori vi sono: • utilizzo di acqua di falda come fluido di perforazione • migliore qualità dei campioni raccolti • il terreno, anche se incoerente non tende a franare  D’altro canto i costi esecutivi sono maggiori, soprattutto con pozzi di piccolo  diametro e bassa profondità.  Si usa l’aria come fluido di perforazione, ed ha le seguenti caratteristiche  • non vi  è pericolo d’inquinamento • la velocità di perforazione è elevata • il foro va rivestito con terreni incoerenti • la qualità dei campioni in terreni sciolti non è buona METODO DI PERFORAZIONE A ROTAZIONE (CIRCOLAZIONE INVERSA)  METODO DI PERFORAZIONE A ROTAZIONE CON ARIA COMPRESSA  Per grosse forniture idriche in zone vicine a corsi d’acqua o laghi, sono utilizzati i pozzi di raccolta (Ranney). Sono costituiti da un cilindro centrale di 5 m circa di diametro, infisso nell’alveo. Il fondo è sigillato e da esso sono infissi a raggera, tubi filtranti da 15 – 20 cm, per 60 – 100 m. L’elevata superficie forata assicura una grossa fornitura idrica ad una velocità di ingresso bassa. (Todd) POZZI A RAGGIERA  1-CASING 2-TUBO DI  PRODUZIONE  (“CIECO”) 3-TRATTO FILTRATO 4-DRENO O PRE-FILTRO 5-SIGILLATURA   COMPLETAMENTO/CONDIZIONAMENTO DEL POZZO  Il dreno in ghiaietto è utile in formazioni a grana fine in quanto minimizza il trasporto solido e permette di usare filtri a luce maggiore. In certi casi si ha anche una riduzione dei fenomeni di corrosione.  Durante lo sviluppo i grani si ridistribuiscono attorno al filtro (destra) e la velocità di entrata si riduce in maniera graduale.  (Kresic) DRENO O PRE- FILTRO  I filtri hanno lo scopo di mantenere il foro, lasciando passare l’acqua dell’acquifero. Esistono diverse procedure per valutare la luce ottimale e la lunghezza di un filtro, ma le caratteristiche comuni sono le seguenti:  • lunghezza pari ad almeno 70-80% dello    spessore di acquifero  • porosità del filtro pari ad almeno il doppio di     quella dell’acquifero  • luce del filtro sufficiente a far passare la    frazione fine durante lo sviluppo)                                                          Filtro a ponte  FILTRO A PONTE  FILTRO A FESSURE LONGITUDINALI  FILTRO A RETE A luce continua (“johnson”)  TIPI DI FILTRI  Filtri a luce continua, tipo Johnson Particolare dell’ingresso dell’acqua durante il pompaggio Il tubo filtrante è costruito in acciaio, con un filo a sezione a V saldato a spirale su dei montanti verticali.  La produttività del pozzo varia secondo la permeabilità dell’acquifero. La zona più importante è quella vicina ai filtri e lo sviluppo ha lo scopo di aumentare questa produttività eliminando il pannello di fango e la frazione fine. Perché questo avvenga le aperture devono far passare solo i grani più fini e la velocità d’acqua in ingresso deve essere inferiore a circa 3 cm/s. Quest’ultima caratteristica riduce le perdite di carico ed il flusso turbolento nonché i fenomeni di corrosione chimica. A questo contribuisce anche la disposizione delle aperture (es.: per una apertura di 0,5 mm, il filtro Johnson ha una porosità del 18%, quello a ponte del 5%) FILTRI E PERDITE DI CARICO  PIEZOMETRO  IMPORTANZA SIGILLATURA INTERCAPEDINE  Alla fine dell’installazione è necessario effettuare la pulizia e lo spurgo del pozzo/piezometro  (sviluppo/spurgo).  Lo scopo dello sviluppo è quello di migliorare le caratteristiche fisiche dell’acquifero nell’intorno del perforo così da permettere che l’acqua di falda  penetri più facilmente  I metodi impiegati sono:  - pompaggio  - pistonaggio - spurgo con aria compressa (air lift)  STIMOLAZIONE O SVILUPPO O SPURGO  SVILUPPO TRAMITE POMPAGGIO:  si utilizza una normale elettropompa sommersa.  Si avvia la pompa a bassa portata per una decina di minuti e poi si operano una serie di fermi pompa. In tal modo l'acqua contenuta nella tubazione di mandata torna nel pozzo creando una contropressione nella falda ed il conseguente lavaggio controcorrente dei filtri e del dreno per prevenire la formazione dei ponti di sabbia.  Dopo un certo numero di cicli di avvio e stop si mette in pompaggio continuo il pozzo a portata costante fino ad ottenere acqua limpida.  Tutta l'operazione viene quindi ripetuta più volte con portate crescenti.  SVILUPPO TRAMITE PISTONAGGIO   viene utilizzato un pistone costituito da un cilindro fornito di guarnizioni di gomma, il cui diametro deve essere un po' più piccolo del diametro interno della tubazione di rivestimento. Sul pistone viene avvitata un'asta pesante (20-300 kg) in modo da conferirgli maggiore peso.  Calato il pistone qualche metro sopra il filtro,  si imprime un movimento alternato di  sali-scendi, creando così un flusso  alternato dell'acqua attraverso il filtro.  Tale operazione viene successivamente  ripetuta a quote sempre più basse, fino  all'estremità inferiore del filtro.  SVILUPPO TRAMITE ARIA COMPRESSA (AIR LIFT) :  di solito viene scelto il sistema a tubo aperto per la facilità e rapidità di attuazione : un tubo acqua-aria viene calato fino alla base del filtro e un tubo dell'aria circa un metro più in alto. Tramite quest'ultimo si immette aria compressa nel pozzo la quale genera una miscela aria-acqua che durante  la sua risalita trascina con sé le particelle  solide presenti all'interno del pozzo.  Iniziando con piccole portate d'aria ed  aumentandole man mano che diminuisce la sabbia estratta con l'acqua si ottiene lo  sviluppo desiderato. ARMAMENTO DEL FORO  DIMENSIONAMENTO ELETTROPOMPA SOMMERSA  Per il dimensionamento della potenza necessaria al motore della pompa si deve conoscere la portata e la prevalenza. DIMENSIONAMENTO: η367HQρ(kW) assorbita  Potenza⋅⋅⋅=P = potenza assorbita ρ = densità del fluido (ρacqua=1000 kg/m3) H = prevalenza della pompa (m)  η = rendimento della pompa (η = 0,6-0,9) 367 = fattore di conversione La prevalenza H è data dalla seguente formula: prevalenza geodetica, ovvero il dislivello tra il livello dinamico di acqua nel pozzo e il punto a maggior quota al quale si vuole fare arrivare l’acqua.  Il secondo contributo è dovuto alle perdite di carico vgeo HHH Σ+=CAPTAZIONE DI SORGENTI  CAPTAZIONE DI SORGENTE 1) Bottino di presa 2) Bottino verticale 3) Drenaggi addossati CAPTAZIONE DI ACQUIFERO 1) Galleria drenante 2) Trincea drenante 3) Pozzo drenante POZZO IN ESERCIZIO  Un piccolo affioramento sorgentizio protetto da una semplice opera di presa. La parte a monte è un muretto permeabile largo a sufficienza per far entrare nella cisterna gran parte dell’acqua, che vi penetra solo per gravità. Uno scarico in alto regola il volume in eccesso durante le piene. Tutti gli accessi devono essere dimensionati, e disinfettati per evitare l’accesso agli animali anche piccoli. Lo scavo a monte previene l’ingresso di acque superficiali ed il recinto quello di animali al pascolo. (Brassington) BOTTINO DI PRESA  BOTTINO DI PRESA DI SORGENTE BOTTINO DI PRESA DI SORGENTE  1-VASCA DI PRESA 2-STRAMAZZO 3-VASCA DI SEDIMENTAZIONE 5-SCARICO DI TROPPO PIENO 6-GRIGLIA DEL TUBO  DI ADDUZIONE 7-LOCALE DI MANOVRA 8-SFIATO 9-PORTA DI ACCESSO ESEMPI DI BOTTINI  BOTTINO DI PRESA DI SORGENTE  BOTTINI DI PRESA VERTICALI “POZZI-SORGENTE” DRENAGGI ADDOSSATI  GALLERIA DRENANTE  EMERGENZE IN ROCCIA  GALLERIE DRENANTI  TRINCEA DRENANTE  POZZI DRENANTI    Per approfondire……      OPERE DI CAPTAZIONE ACQUE SOTTERRANEE  Civita:  capitolo 6 pag:  1 54- 1 59;  capitolo 9 pag:  265- 283;  Capitolo 1 2 pag.  408- 422  Pranzini:  capitolo 1 0   

I lezione - Pozzi e sorgenti

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I lezione - Pozzi e sorgenti

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