SOLVENTI CLORURATI NELLE FALDE ACQUIFERE: IL PROGETTO “AMIIGA” INTERREG CENTRAL EUROPE E ALTRE ESPERIENZE REGIONALI Parma, 4 maggio 2018 La modellazione numerica degli acquiferi Andrea Zanini, Dipartimento di Ingegneria e Architettura, Università degli Studi di Parma
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SOLVENTI CLORURATI NELLE FALDE ACQUIFERE: IL PROGETTO “AMIIGA” INTERREG CENTRAL EUROPE E ALTRE ESPERIENZE REGIONALI
Parma, 4 maggio 2018
La modellazione numerica degli acquiferi
Andrea Zanini, Dipartimento di Ingegneria e Architettura, Università degli Studi di Parma
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INDICE
Introduzione ai modelli
Esempio sintetico Modello preliminare dell’acquifero Parmense
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OBIETTIVI DELLA MODELLAZIONE NUMERICA
¢ Fornire uno strumento che permette di prendere decisioni mirate al raggiungimento di un determinato obiettivo, senza violare vincoli sia tecnici che legislativi. Per esempio:¨ Valutazione della posizione ottimale e quantificazione
dell’emungimento di un campo pozzi a scopo idropotabile;
¨ Valutazione dell’impatto di un’opera su un acquifero;
¨ Progettazione di opere di controllo idraulico in siti contaminati (barriere idrauliche, pump and treat, …);
¨ …
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¢ Un modello può essere definito come la versione semplificata della realtà che permette di analizzare le risposte a date sollecitazioni.
¢ Vista la complessità dei fenomeni naturali, il modello richiede la necessità di alcune semplificazioni relative alla geometria del problema, la natura del mezzo poroso, le proprietà del fluido, le condizioni al contorno, …
¢ Differenti ipotesi portano a modelli e risultati differenti.
¢ Il primo passo nella modellazione è la costruzione di un
modello concettuale mirato allo studio di un preciso
problema.
OBIETTIVI DELLA MODELLAZIONE NUMERICA
I modelli numerici forniscono sempre un risultato
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APPROCCIO METODOLOGICO
Obiettivi
Analisi dei dati disponibili
Modello Concettuale
Codice di calcolo
Raccolta dati di campo
Modello Numerico
Calibrazione e analisi di sensitività
Simulazioni di scenari
Analisi incertezza
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MODELLO CONCETTUALE
¢ La selezione di un modello concettuale appropriato e il grado di semplificazione dipende da:1. Obiettivo dello studio
2. Livello di dettaglio dello studio (locale/regionale)
3. Risorse disponibili
4. Dati disponibili
5. Normativa di riferimento
Una volta completato il modello concettuale lo si trasforma in numerico
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MODELLO CONCETTUALE
¢ Geometria dell’acquifero in studio: Confini, Topografia, Stratigrafia
¢ Tipologia del mezzo poroso: Omogeneo? Isotropo? proprietà idrauliche, …
¢ Tipologia di flusso: 1-D, 2-D, 3-D
¢ Proprietà dell’acqua (densità, comprimibilità, …)
¢ Tipologia di acquifero: Confinato, Libero, Semi-confinato
¢ Presenza di sorgenti o di prelievi sia di acqua che di contaminanti all’interno del dominio in studio
¢ Condizioni iniziali
¢ Condizioni al contorno
¢ Analisi in stazionario o in transitorio
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MODELLO NUMERICO
¢ Definizione della geometria e confini (Semplificazioni)¨ Dimensioni planimetriche maglie della griglia di calcolo¨ Numero di strati e loro spessore¨ Condizioni al contorno¨ Stazionario/transitorio¨ Parametri idraulici
¢ Equazioni di bilancio delle variabili in oggetto¢ Equazioni di moto delle variabili in oggetto¢ Equazioni che definiscono il comportamento dei fluidi¢ Equazioni che definiscono le condizioni iniziali (stato di
fatto ad un certo tempo per una determinata variabile, per esempio livello, concentrazione, …)
¢ Equazioni che definiscono le condizioni al contorno (interazioni del dominio oggetto di studio con l’ambiente circostante)
¢ Scelta del software di calcolo
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INDICE
Introduzione ai modelli
Esempio sintetico Modello preliminare dell’acquifero Parmense
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ESEMPIO: STUDIO DEL MOTO ALL’INTERNO DELL’ACQUIFERO
Can
ale
Flusso
h = 12m
L’acquifero è confinato da due orizzonti impermeabiliLago
h = 12.5 m
Area da studiare Acquifero100 m
100 m
Vista in pianta
Vista in sezione
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ESEMPIO: STUDIO DEL MOTO ALL’INTERNO DELL’ACQUIFERO
Can
ale
Flusso
h = 12m
Definizione della griglia di calcolo 3D:planimetrica e in sezione
Lagoh = 12.5 m
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ESEMPIO: STUDIO DEL MOTO ALL’INTERNO DELL’ACQUIFERO
Vista in pianta
Vista in sezione
Flusso
Ipotesi• Acquifero confinato• Omogeneo, isotropo (Txx = Tyy)• Stazionario (¶h/¶t = 0)• Assenza di termini sorgente (Q=0)
Qth
Syh
Tyx
hT
x yyxx +¶¶×=÷÷
ø
öççè
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¶¶
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¶¶
¶¶
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0
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2
2
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xh
100 m
100 m
x
y
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ESEMPIO: STUDIO DEL MOTO ALL’INTERNO DELL’ACQUIFERO
Vista in pianta
Vista in sezione Condizione al contorno
Flusso
m100x12m,m0x12.5m,
m100,0,0
====
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hh
yyxh
02 =Ñ h
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ESEMPIO: STUDIO DEL MOTO ALL’INTERNO DELL’ACQUIFERO
Vista in pianta
Vista in sezione
Flusso
100 m
100 m
10 m
Proprietà idrauliche:Trasmissività o permeabilità
02 =Ñ h
m100x12m,m0x12.5m,
m100,0,0
====
===¶¶
hh
yyxh
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ESEMPIO: STUDIO DEL MOTO ALL’INTERNO DELL’ACQUIFERO