Esplorazione e gestione risorse idriche e laboratorio
A.A. 2023/2024
Obiettivi formativi
Il corso si propone l'acquisizione di conoscenze sul flusso idrico sotterraneo, con riferimento alla valutazione quantitativa delle risorse idriche, dettagliando quanto appreso in modo generale nella laurea triennale. Acquisite le conoscenze generali si deve comprendere come collegare le caratteristiche geologiche del territorio con le leggi fisiche che descrivono i flussi di acque nel sottosuolo
Risultati apprendimento attesi
Conoscenza e capacità di comprensione applicate
Nel corso di studio sono proposti problemi e viene impostata la loro risoluzione relativamente alla parametrizzazione dei mezzi geologici e al miglior utilizzo sostenibile delle risorse idriche, anche con utilizzo di software. Nelle applicazioni si deve infatti collegare l'aspetto teorico ai diversi casi di studio proposti, di varia complessità e disponibilità di dati.
Autonomia di giudizio
Nell'ambito della risoluzione dei problemi proposti lo studente deve procedere ad applicazioni svolte in tempi sempre più rapidi ed efficaci, in una prima fase anche con un lavoro ed impegno comune tra studenti che successivamente deve comportare spunti personali e quindi lavoro singolo.
Abilità comunicative
La presentazione di un progetto, l'esecuzione di esercizi, il colloquio tra studente e docente durante le lezioni tendono a sviluppare abilità orali e pratiche nell'affrontare tematiche sulle risorse idriche.
Capacità di apprendere
A conclusione del corso lo studente deve essere in grado di utilizzare un linguaggio specifico e di collegare tra loro i diversi aspetti quantitativi trattati nel corso relativamente alle risorse idriche sotterranee, anche di complessa di trattazione. La finalità è costituita dall'interpretazione corretta di ogni singolo e/o nuovo argomento idrogeologico.
Nel corso di studio sono proposti problemi e viene impostata la loro risoluzione relativamente alla parametrizzazione dei mezzi geologici e al miglior utilizzo sostenibile delle risorse idriche, anche con utilizzo di software. Nelle applicazioni si deve infatti collegare l'aspetto teorico ai diversi casi di studio proposti, di varia complessità e disponibilità di dati.
Autonomia di giudizio
Nell'ambito della risoluzione dei problemi proposti lo studente deve procedere ad applicazioni svolte in tempi sempre più rapidi ed efficaci, in una prima fase anche con un lavoro ed impegno comune tra studenti che successivamente deve comportare spunti personali e quindi lavoro singolo.
Abilità comunicative
La presentazione di un progetto, l'esecuzione di esercizi, il colloquio tra studente e docente durante le lezioni tendono a sviluppare abilità orali e pratiche nell'affrontare tematiche sulle risorse idriche.
Capacità di apprendere
A conclusione del corso lo studente deve essere in grado di utilizzare un linguaggio specifico e di collegare tra loro i diversi aspetti quantitativi trattati nel corso relativamente alle risorse idriche sotterranee, anche di complessa di trattazione. La finalità è costituita dall'interpretazione corretta di ogni singolo e/o nuovo argomento idrogeologico.
Periodo: Primo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento può essere seguito come corso singolo.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Primo semestre
Programma
Esplorazione e Gestione Risorse delle Idriche
Il corso di propone di illustrare le conoscenze di base del flusso idrico sotterraneo, con riferimento alla valutazione quantitativa delle risorse idriche. Nei differenti contesti idrogeologici sono illustrati gli studi e le indagini da effettuare con specifico riferimento all'uso sostenibile delle acque.
1. Acquiferi, acquitardi e acquicludi. Ricostruzione del sottosuolo in idrogeologia.
2. Il moto delle acque sotterranee. Leggi dell'idraulica sotterranea
3. Analisi del reticolo di flusso: Carte piezometriche, Interazione tra acque superficiali e sotterranee. Limiti idrogeologici. Portata delle falda.
4. Prove di pompaggio. Prove in abbassamento e risalita. Metodi di interpretazione di Theis, Walton-Hantush, Boulton, Neuman. Prove in vicinanza di limiti idrogeologici: principio di sovrapposizione degli effetti.
3. Geostatistica applicata all'idrogeologia: Variabili stazionarie e non stazionarie. Variogramma sperimentale e modello di variogramma. Kriging. Cartografia del valore atteso e della sua deviazione standard. Ottimizzazione di una rete di monitoraggio.
4. Flusso nei mezzi insaturi. Distribuzione dell'acqua nei mezzi insaturi. Potenziale matriciale del suolo. Relazione tra contenuto idrico, potenziale matriciale e conducibilità idraulica insatura. Flussi preferenziali. Misure delle proprietà del mezzo insaturo: tensiometri, infiltrometri. Flusso idrico nei mezzi insaturi. Cenni ai modelli di flusso in mezzi insaturi.
5. Circolazione idrica negli ammassi rocciosi: Parametri idraulici: influenza degli sforzi. Apertura meccanica e aperture idraulica. Leggi di flusso. Modelli concettuali idrogeologici (doppia porosità, continuo equivalente, mezzi fratturati discreti). Flusso in rocce carbonatiche. Carsismo.
6. Isotopi in idrogeologia. Isotopi dell'Ossigeno e dell'Idrogeno. Utilizzo degli isotopi nello studio delle acque sotterranee.
7. Sorgenti: Classificazione sorgenti. Indagini sui bacini idrogeologici. Analisi degli idrogrammi e dell'immagazzinamento di acque nel sottosuolo. Sistemi di captazioni di sorgenti.
8. Costruzione di pozzi per acqua. Indagini geologiche per la realizzazione dei pozzi. Metodi di perforazione (percussione e circolazione diretta ed inversa, altri metodi). Completamento dei pozzi (tubazioni, cementazioni, isolamento). Filtri e dreno. Pozzi semplici e a grappolo. Sviluppo dei pozzi (pompaggio, pistonaggio, aria compressa). Prove su pozzi (curva caratteristica ed efficienza dei pozzi). Progetto di un pozzo.
9. Modelli di flusso. Soluzioni numeriche dell'equazioni di flusso nei messi saturi: differenze finite ed elementi finite. Implementazione di un modello di flusso: modello concettuale, condizioni iniziali e al contorno, discretizzazione spazio-temporale, calibrazione e verifica del modello, analisi di sensitività, simulazione e previsione.
10. Drenaggio delle acque sotterranee. Controllo dei livelli delle acque sotterranee. Metodi di drenaggio: pozzi, wellpoint, dreni, etc.
11. Pompe di calore geotermiche. Proprietà termiche del suolo e delle rocce. Uso della bassa entalpia per risorsa geotermica. Sistemi a circuito chiuso e aperto. Impatto delle pompe di calore geotermiche su suolo e acque sotterranee.
12. Legislazione. Leggi sulle acque dell'Unione Europea e dell'Italia
Il corso di propone di illustrare le conoscenze di base del flusso idrico sotterraneo, con riferimento alla valutazione quantitativa delle risorse idriche. Nei differenti contesti idrogeologici sono illustrati gli studi e le indagini da effettuare con specifico riferimento all'uso sostenibile delle acque.
1. Acquiferi, acquitardi e acquicludi. Ricostruzione del sottosuolo in idrogeologia.
2. Il moto delle acque sotterranee. Leggi dell'idraulica sotterranea
3. Analisi del reticolo di flusso: Carte piezometriche, Interazione tra acque superficiali e sotterranee. Limiti idrogeologici. Portata delle falda.
4. Prove di pompaggio. Prove in abbassamento e risalita. Metodi di interpretazione di Theis, Walton-Hantush, Boulton, Neuman. Prove in vicinanza di limiti idrogeologici: principio di sovrapposizione degli effetti.
3. Geostatistica applicata all'idrogeologia: Variabili stazionarie e non stazionarie. Variogramma sperimentale e modello di variogramma. Kriging. Cartografia del valore atteso e della sua deviazione standard. Ottimizzazione di una rete di monitoraggio.
4. Flusso nei mezzi insaturi. Distribuzione dell'acqua nei mezzi insaturi. Potenziale matriciale del suolo. Relazione tra contenuto idrico, potenziale matriciale e conducibilità idraulica insatura. Flussi preferenziali. Misure delle proprietà del mezzo insaturo: tensiometri, infiltrometri. Flusso idrico nei mezzi insaturi. Cenni ai modelli di flusso in mezzi insaturi.
5. Circolazione idrica negli ammassi rocciosi: Parametri idraulici: influenza degli sforzi. Apertura meccanica e aperture idraulica. Leggi di flusso. Modelli concettuali idrogeologici (doppia porosità, continuo equivalente, mezzi fratturati discreti). Flusso in rocce carbonatiche. Carsismo.
6. Isotopi in idrogeologia. Isotopi dell'Ossigeno e dell'Idrogeno. Utilizzo degli isotopi nello studio delle acque sotterranee.
7. Sorgenti: Classificazione sorgenti. Indagini sui bacini idrogeologici. Analisi degli idrogrammi e dell'immagazzinamento di acque nel sottosuolo. Sistemi di captazioni di sorgenti.
8. Costruzione di pozzi per acqua. Indagini geologiche per la realizzazione dei pozzi. Metodi di perforazione (percussione e circolazione diretta ed inversa, altri metodi). Completamento dei pozzi (tubazioni, cementazioni, isolamento). Filtri e dreno. Pozzi semplici e a grappolo. Sviluppo dei pozzi (pompaggio, pistonaggio, aria compressa). Prove su pozzi (curva caratteristica ed efficienza dei pozzi). Progetto di un pozzo.
9. Modelli di flusso. Soluzioni numeriche dell'equazioni di flusso nei messi saturi: differenze finite ed elementi finite. Implementazione di un modello di flusso: modello concettuale, condizioni iniziali e al contorno, discretizzazione spazio-temporale, calibrazione e verifica del modello, analisi di sensitività, simulazione e previsione.
10. Drenaggio delle acque sotterranee. Controllo dei livelli delle acque sotterranee. Metodi di drenaggio: pozzi, wellpoint, dreni, etc.
11. Pompe di calore geotermiche. Proprietà termiche del suolo e delle rocce. Uso della bassa entalpia per risorsa geotermica. Sistemi a circuito chiuso e aperto. Impatto delle pompe di calore geotermiche su suolo e acque sotterranee.
12. Legislazione. Leggi sulle acque dell'Unione Europea e dell'Italia
Prerequisiti
Il prerequisito è costituito dalla conoscenze degli argomenti di idrogeologia trattati nel corso di laurea triennale F65.
Metodi didattici
Esercizi scritti e al computer sono complementari alla comprensione dei concetti teorici esposti nel corso.
Materiale di riferimento
Anderson M., Woessner W.W. (1992) - "Applied Ground-Water Modeling". Academic Press, San Diego
Beretta G.P. (1992) - "Idrogeologia per il disinquinamento delle acque sotterranee", Pitagora Editrice, Bologna
Bear J. (1979) - "Hydraulics of groundwater". Mc Graw-Hil, New York
Celico P.(1986) - "Prospezioni idrogeologiche". Vol. 1 e 2, Liguori Editore, Napoli
Domenico P.A., Schwartz (1998) - Physical and Chemical Hydrogeology, J.Wiley & Sons
Fetter C.W. (1992) - "Contaminant hydrogeology". MacMillan, New York
Freeze R.A., Cherry J.A. (1979) - "Groundwater". Prentice -Hall, Inc. Engleewood Cliffs
Todd D.K. (1980) - "Groundwater Hydrology" J.Wiley & Sons
Dispense del Corso
Beretta G.P. (1992) - "Idrogeologia per il disinquinamento delle acque sotterranee", Pitagora Editrice, Bologna
Bear J. (1979) - "Hydraulics of groundwater". Mc Graw-Hil, New York
Celico P.(1986) - "Prospezioni idrogeologiche". Vol. 1 e 2, Liguori Editore, Napoli
Domenico P.A., Schwartz (1998) - Physical and Chemical Hydrogeology, J.Wiley & Sons
Fetter C.W. (1992) - "Contaminant hydrogeology". MacMillan, New York
Freeze R.A., Cherry J.A. (1979) - "Groundwater". Prentice -Hall, Inc. Engleewood Cliffs
Todd D.K. (1980) - "Groundwater Hydrology" J.Wiley & Sons
Dispense del Corso
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
La prova di valutazione finale è orale e consiste nella verifica delle conoscenze acquisite e di discussione di un elaborato personale (progetto di un pozzo)
GEO/05 - GEOLOGIA APPLICATA - CFU: 9
Esercitazioni: 36 ore
Lezioni: 48 ore
Lezioni: 48 ore
Docenti:
Beretta Giovanni Pietro, Pedretti Daniele
Siti didattici
Docente/i