Calcolo volume acqua x abbassamento falda scavo

[consuelonicolo]

Salve, Dott. Bernagozzi.
Il mio quesito è il seguente.
Ho uno scavo le cui pareti sono sostenute da palancole lunghe 8 metri dal piano campagna. Devo scavare all'interno e ho la falda a 2 metri dal p.c. Il mio scavo deve essere fatto fino a 4,60 metri e mentre scavo la falda deve essere tenuta al di sotto dei 4,60 metri di profondità, cioè in asciutto.
Per sapere che tipo di pompa mi occorre per abbassare il livello di falda e calcolare il volume di acqua complessivo da emungere ho fatto i seguenti calcoli:
1) calcolato la rete di flusso, determinando Ne ed Nf;
2) calcolato la portata data da Q=k*(H/Ne)*Nf = 0,00234 m3/s
A questo punto, poiché il calcolo è bidimensionale mi sono chiesta se tale valore di portata è valido per tutta la superficie dello scavo, pari a 100 m2 e se tale portata è riferita a 1 metro di abbassamento... ho un po' di confusione
Risolto ciò, a quel punto vorrei far scavare un pozzo a largo diametro con rivestimento in anelli di cemento per installarvi una pompa sommersa ed emungere alla portata desiderata che mi permetta di scavare all'asciutto.
Spero di essere stata chiara. La ringrazio molto se mi chiarisce questi dubbi... tra l'altro è urgentissimo!!! Grazie

[bernagozzi]

Se la condizione al contorno della rete di flusso è stata posta a -4.60 m da piano campagna la portata dovrebbe essere quella relativa all'abbassamento reale.
In realtà se lo scavo deve essere asciutto occorrerebbe prevedere almeno un delta di 50-100 cm fra la superficie di base dello scavo e la quota di falda, ma il concetto non cambia.
Si tratta però di una portata calcolata su un modello bidimensionale, cioè con una profondità unitaria (di 1 m se si ragiona in metri per le lunghezze e in secondi per i tempi).
Per estendere il calcolo alla situazione reale occorre capire qual'è la geometria del sito e in particolare se si tratta di uno scavo di tipo lineare (ad esempio una trincea per la posa di tubazioni) o di uno scavo di tipo areale (ad esempio un approfondimento per realizzare degli interrati).
Per quello che riguarda il tipo di sistema di drenaggio, un solo pozzo potrebbe non essere sufficiente. Non è detto che con un solo punto di estrazione, anche di grande diametro, si riesca ad ottenere un abbassamento generalizzato su tutta l'area del cantiere per via del fatto che gli abbassamenti diminuiscono a mano a mano che ci si allontana dal pozzo.
Per la realizzazione di abbattimenti temporanei della falda di solito si utilizzano dei sistemi di well point che, per abbassamenti di 5-6 metri, di solito funzionano e si prestano bene ad una gestione elastica adattabile di momento in momento alle esigenze di cantiere.
Il problema posto in sintesi è abbastanza complesso.
Il suggerimento è di impostare una modellazione con Modflow o con altro software di calcolo simulando cosa succede con le varie configurazioni di pompaggio e scegliere il metodo in funzione di ciò che risulta dai modelli.
Saluti,
Gabriele

[consuelonicolo]

Grazie molte della risposta. Purtroppo, continuo ad avere confusione in testa. In particolare, non riesco a capire il significato della portata per metro di profondità in questo caso e come posso trasformarla nella portata complessiva che filtra dal fondo scavo.
Mi spiego meglio:
1) lo scavo è areale, non è una trincea, ma un poligono di 100 mq, racchiuso dalle palancole infisse fino a 8 metri di profondità dal p.c.;
2) ottengo una portata per metro di profondità pari a 2,34 l/s (continuo a non capire come posso usare tale valore a livello pratico per tutto il fondo scavo);
4) il sistema well-point è stato escluso per il costo eccessivo;
5) devo far realizzare uno o più pozzi non completi (ho ipotizzato 60 metri di spessore di acquifero).
Vorrei solo capire quale è la portata complessiva che mi arriva al secondo dal fondo scavo, di modo da deprimerla con uno o più pozzi da trivellare o scavare all'interno dello scavo stesso. Le domande sono:
a) posso calcolare la portata complessiva a partire dalla portata per metro di profondità conoscendo l'area complessiva dello scavo?
b) trovo solo formule per il calcolo della portata per pozzi completi e nel mio caso il pozzo/i non sarà completo: il valore di portata che andrò a calcolare sarà sovrastimato o sottostimato?
Grazie mille. Adesso questo lavoro è urgentissimo!!!

[bernagozzi]

Nella rete di flusso per "portata per metro di profondità" si intende la portata per unità di lunghezza della struttura esaminata.
La rete di flusso assume un moto di filtrazione piano, come ad esempio quello che si verifica lateralmente ad una trincea drenante molto lunga e ad andamento rettilineo.
Se la trincea è lunga ad esempio 324 metri, per conoscere la portata drenata dall'intera trincea occorre moltiplicare il valore di portata ottenuto con la rete di flusso per 324 (immaginando trascurabili gli effetti di distorsione del flusso che si verificano in corrispondenza delle due estremità della trincea).
Il caso di uno scavo su una superficie di tipo quadrata/rettangolare è differente in quanto non si ha un qualcosa che si sviluppa arealmente ma si ha si ha un drenaggio da un'area circoscritta.
In questo caso, è possibile usare vari approcci:

1) con la rete di flusso si calcola la portata per metro e poi si moltiplica il valore ottenuto per il perimetro dello scavo.
2) si può provare con la tecnica del pozzo equivalente: si simula un pozzo con un raggio tale che la superficie del cerchio di quel raggio sia uguale alla superficie dello scavo e si calcola la portata estratta da un pozzo di queste caratteristiche, dopo che nel pozzo è stato imposto un abbassamento uguale a quello dello scavo.
Per simulare questa condizione potresti immaginare un pozzo completo in un acquifero di 8-10 m di spessore. Così facendo da un lato si riduce lo spessore dell'acquifero ma dall'altro si escludono dal calcolo l'effetto delle palancole e quindi i due effetti un po' si bilanciano fra di loro.
Magari conviene fare qualche prova cercando di individuare una combinazione di permeabilità, raggio di influenza e spessori dell'acquifero che forniscano un valore realistico ma cautelativo.

Si tratta ovviamente di sistemi un po' empirici che però almeno un ordine di grandezza te lo dovrebbero dare.
In linea di massima se l'acquifero è profondo, piuttosto che fare un pozzo profondo di drenaggio conviene fare più pozzi di profondità 10-15 m in modo da cercare di sfruttare l'effetto barriera generato dalle palancole.
Più distribuisci il drenaggio in modo areale meglio lo sfrutti (cioè devi emungere meno per ottenere gli abbassamenti che ti servono)
Saluti
Gabriele