Misura della conducibilità  idraulica mediante prove di campagna: utilità e caratteristiche

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Nelle attività che riguardano lo studio degli acquiferi, due tra le più importanti indagini di campagna che possono essere svolte, sono le prove di pompaggio e le prove di permeabilità, queste ultime definite anche come prove K
I livelli impermeabili, acquitardi, limitano, ad esempio, la ricarica verso gli acquiferi sottostanti ma d'altro canto ne proteggono la qualità dall'inquinamento ed il parametro che meglio definisce questo comportamento è la conducibilità idraulica (K).

La conducibilità idraulica, indicata anche con il termine di permeabilità, può variare da 1 mm/anno a più di 100 m/anno e può essere molto superiore a quella ricavata con una prova di laboratorio. Nel caso di acquiferi confinati o liberi la protezione delle risorse idriche sotterranee, ed in genere la loro gestione, dipende molto da una fedele determinazione del parametro K.

Esistono numerosi metodi per determinare la K di un terreno saturo, ognuno con i suoi vantaggi e svantaggi e basato su ipotesi esemplificative. Le prove K, più significative delle prove di laboratorio, interessano piccole porzioni di acquifero, rispetto alle prove di portata, ma hanno il vantaggio di minori costi esecutivi e maggiore facilità di esecuzione. In molte situazioni queste prove richiedono anche la determinazione, per altra via, della porosità efficace. Gran parte della teoria che sta alla base della interpretazione dei dati, prevede situazioni ed ipotesi che non sempre sono rispettate nella realtà. Questo ha comportato l'elaborazione di una gran quantità di procedure e formule empiriche, ognuna delle quali andrebbe applicata in situazioni ben definite sulla base di un modello idrogeologico locale. La conseguenza è la naturale difficoltà e confusione che si può presentare a chi applica per la prima volta tali procedure. In linea generale il metodo consiste nel provocare artificialmente un aumento od una rapida diminuzione del livello d'acqua in un pozzetto esplorativo e nel misurare il graduale ritorno al livello statico iniziale. Le misure si possono fare con un freatimetro o con un sensore automatico. Quest'ultimo è indispensabile quando la permeabilità è elevata, come, ad esempio, nelle ghiaie.

Nei paesi anglosassoni le prove sono chiamate "slug tests" e la variazione di livello è ottenuta inserendo od estraendo un corpo cilindrico pieno, nel tubo di rivestimento. Il metodo è diventato molto popolare a partire dagli anni '80 soprattutto negli studi di bonifica degli acquiferi. In questo tipo di indagini è spesso pericoloso o proibito scaricare in superficie le acque provenienti da una prova di portata ed il ricorso alle prove di permeabilità in pozzetto può costituire la soluzione del problema. Nel nostro paese sono più utilizzate le prove a carico variabile e costante (tipo Le Franc), che possono essere fatte essenzialmente in tre modi:

  • immettendo acqua nel piezometro e mantenendo costante il livello
  • togliendo un volume di acqua e misurando il progressivo aumento nel tempo
  • immettendo un volume di acqua e misurando la progressiva diminuzione di livello

Le ricerche originarie si devono a Hvorslev (metodo del Time lag) e Kirkham (metodo Auger hole), Bouwer e Rice, ma Butler è forse l'autore che più di ogni altro ha contribuito alla diffusione del metodo e che ne ha periodicamente affinato il protocollo esecutivo. 

Slug test prove di permeabilità
Lo slug test è utilizzato per calcolare velocemente (10-20 min) il parametro conducibilità idraulica, sia in acquiferi freatici che artesiani. Un cilindro appesantito, di volume noto, è calato velocemente in un pozzetto per spostare un uguale volume di acqua (2). Il cilindro rimane in posto fino al raggiungimento dell'equilibrio tra il livello d'acqua nel piezometro e quello nell'acquifero(3). A questo punto il cilindro viene sollevato sopra il livello statico (4) che risale lentamente al valore di inizio prova. Il tempo richiesto per raggiungere l'equilibrio è proporzionale alla conducibilità idraulica del materiale.
 
Conducibilità idraulica

I tempi di risalita, o discesa del test di permeabilità, sono riportati su di un grafico ed elaborati con uno dei numerosi metodi a disposizione in base al tipo di acquifero ed alla geometria della prova (lunghezza filtrata, profondità filtro rispetto al livello statico, tipo di deposito ecc.).


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