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Studiare i flussi di falda con Modflow

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Gabriele Bernagozzi
Ph.D Geol. G. Bernagozzi

Prove di permeabilità in pozzetto

Le prove in pozzetto consentono di determinare in modo molto semplice la permeabilità di un terreno superficiale al di sopra del livello della falda idrica. Operativamente si realizza uno scavo, lo si riempie d'acqua e si valuta la portata necessaria per mantenere un livello costante (prove a carico costante) o si valuta l'abbassamento dell'acqua all'interno dello scavo (prove a carico variabile).
Il pozzetto di prova può essere di forma quadrata o circolare e le dimensioni possono essere scelte basandosi sugli strumenti di scavo disponibili. In linea di principio comunque le dimensioni devono aumentare all'aumentare delle dimensioni dei granuli del terreno. In particolare il lato del quadrato (nel caso di pozzetti a base quadrata) o il diametro del cerchio (per pozzetti circolari) deve essere superiore a 10-15 volte la dimensione della frazione granulometrica significativa. Se ad esempio la prova viene eseguita in ghiaie con dimensione dei granuli di circa 2 cm, la larghezza del pozzetto non deve essere inferiore a 20-30 cm.
Se il terreno è sabbioso o comunque con componente sabbiosa dominante, la dimensione del pozzetto è sempre superiore a 15 volte la dimensione dei granuli di sabbia. Basandosi sulla documentazione disponibile in Internet e in bibliografia, in questi casi si può suggerire comunque un lato del pozzetto di almeno 30-40 cm.
La profondità del pozzetto è a discrezione dell'operatore. Occorre comunque evitare di avvicinarsi eccessivamente alla superficie di falda perché, secondo le raccomandazioni AGI, deve risultare:

distanza fra falda e fondo pozzetto nella proca a carico costante

Nel caso di prove a carico variabile (fig. 1) il vincolo diviene:

distanza fra la falda e il fondo pozzetto

Sempre secondo le raccomandazioni AGI [779] devono essere valide anche le condizioni:

rapposto fra dimensioni pozzetto e altezza falda

per le prove a carico variabile e

rapporto fra dimensioni pozzetto e altezza falda nelle prove a carico variabile

per le prove a carico costante.
Prima di eseguire la prova il terreno deve essere preventivamente saturato mediante immissione d'acqua e si deve stabilire un regime di flusso permanente. Per ottenere questo risultato [780] suggerisce di immettere acqua nello scavo per almeno 24 ore prima dell'inizio dell'esecuzione della prova.
Ulteriori indicazioni sui volumi d'acqua necessari per ottenere la saturazione del terreno possono essere reperite in [781].

prova di permeabilità, carico costante e carico variabile

Fig. 1 – A sinistra: prova di permeabilità in pozzetto a carico costante; a destra: prova di permeabilità in pozzetto a carico variabile.

Nella prova a carico costante si misura la portata q necessaria per mantenere nel pozzetto un livello dell'acqua uguale ad h. Nella prova a carico variabile si porta il livello dell'acqua alla quota h1 e poi si misura in quanto tempo l'acqua scende al livello h2.

Formule per risalire al coefficiente di permeabilità

La prova viene interpretata utilizzando le seguenti formule, tratte da [779].

Prova a carico costante in pozzetto quadrato:

pozzetto a base quadrata e prova a carico costante

Prova a carico costante in pozzetto cilindrico:

pozzetto a base cilindrica e prova a carico costante

Prova a carico variabile in pozzetto quadrato:

pozzetto quadrato prova a carico variabile

Prova a carico variabile in pozzetto cilindrico:

pozzetto circolare prova a carico variabile

Significato delle variabili:

b: lato del pozzetto a base quadrata;
d: diametro del pozzetto circolare;
q: portata assorbita nel corso della prova a carico costante;
hm: altezza media dell'acqua nel pozzetto durante la prova a carico variabile;
h: altezza dell'acqua nel pozzetto, misurata dalla base del pozzetto, durante la prova a carico costante;
h1 e h2: altezze dell'acqua nel pozzetto, misurate dalla base del pozzetto, all'inizio e alla fine della prova a carico variabile;
t2-t1: durata della prova a carico variabile.

Nelle formule tutte le distanze sono espresse in metri, i tempi in secondi e le portate in m3/sec. Il valore risultante della permeabilità è espresso quindi in metri/sec.

Prova in pozzetto rivestito

scatola per il rivestimento proffisorio del pozzetto a base quadrata

Fig. 2 – Scatola quadrata con pareti e fondo in grigliato metallico ricoperto da tessuto non tessuto.

Per ridurre gli errori di misura dovuti al possibile franamento delle pareti dello scavo nel corso della prova, [780] consiglia di costruire preventivamente una scatola con le pareti e il fondo realizzate con un grigliato metallico ricoperto da tessuto non tessuto (fig. 2), di realizzare uno scavo delle dimensioni della scatola e di utilizzare la scatola come rivestimento temporaneo dello scavo durante la prova. In questo modo:

  • si evita il franamento delle pareti del foro;
  • sigillando le pareti laterali della scatola con apposite piastre metalliche e lasciando che l'acqua filtri solamente dal fondo si può realizzare una prova secondo lo schema dell'infiltrometro ad anello singolo.

Approfondimento

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Autore: G. Bernagozzi
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Bibliografia della scheda

779: Associazione Geotecnica Italiana (1977): Raccomandazioni sulla programmazione ed esecuzione delle indagini geotecniche. AGI, pp 1-93

780: Colombetti A., Nicolodi F. (2007): Metodi per la determinazione del coefficiente di permeabilità k nel non saturo. Geo-Graph S.n.c. (Via Turati 5/M 20090 Segrate), pp 1-104

781: Chiesa G. (1996): I Quaderni delle Acque Sotterranee, vol 3: metodi di indagine e di rilevazione per l'inquinamento. Geo-Graph S.n.c. (Via Turati 5/M 20090 Segrate)