PROGETTAZIONE E DIMENSIONAMENTO DEI FILTRI E.NON SOLO!

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1 PROGETTAZIONE E DIMENSIONAMENTO DEI FILTRI E.NON SOLO! DIPARTIMENTO DI GEOSCIENZE Università di Padova Prof. Paolo Fabbri Padova 24/2/2016

2 PARTIAMO DALLA FINE COME POSSO VALUTARE SE HO FATTO LE GIUSTE SCELTE? EFFICIENZA DEL POZZO (WE%) CURVA CARATTERISTICA

3 NON DIMENTICANDO MODELLO IDROGEOLOGICO Qualità acqua Stratigrafia locale T ed S Bilancio acquifero

4 PRINCIPALI OBIETTIVI PER UNA PROGETTAZIONE RAZIONALE Produrre acqua di buona qualità Minori abbassamenti Maggiore produzione, con assenza di fine Maggiore durata del pozzo Minori costi a breve e lungo termine

5 CURVA CARATTERISTICA La curva caratteristica consente di separare le perdite di acquifero da quelle di pozzo BQ CQ 2 Caratteristiche idrogeologiche (T, K) Caratteristiche progettuali/costruttive

6 tot PIU IN DETTAGLIO acq I skin II dreno III pozzo

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8 COME AGIRE? Ridurre perdite quadratiche significa: Dal lato gestionale non superare la portata critica Dal lato progettuale dimensionare correttamente CASING, FILTRI e DRENI SEMPRE CHE L ACQUIFERO LO... PERMETTA!

9 PROGETTAZIONE POZZO 1. Profondità del pozzo 2. Portata richiesta e qualità acqua richiesta 3. Compatibilità geologica dell opera 4. Pompa (portata, diametro, tipo (esterna - sommersa (radialesemiassiale)) 5. Tipo di tubaggio (completo, semplice, telescopico [6-15m di overlap] (maggiore per materiali sciolti ) 6. Diametro casing (per ospitare pompa, accesso al pozzo, velocità risalita < 1,5 m/s) 7. Tecnica di realizzazione del pozzo 8. Materiali tubaggio 9. Lunghezza, diametro, apertura e porosità del filtro 10. Cementazioni 11. Dreno artificiale (se necessario) 12. Sviluppo 13. Altri vincoli

10 TUBAGGIO Importante perché vincola i costi Abbastanza largo/lungo per la/le pompa Dimensionato in modo tale che la v < 1.5 m/s, onde evitare eccessive perdite di carico in foro v = Q / A

11 DIAMETRI RACCOMANDATI PER VARIE PORTATE 11 22

12 DOVE POSIZIONARE I FILTRI? Interpretazione di logs di perforazione Analisi granulometrica K da granulometria Prove idrogeologiche in sito Logs geofisici in pozzo

13 DETERMINAZIONE K CON ANALISI GRANULOMETRICA Valori in genere plausibili in acquiferi sabbiosi In genere sono in sottostima di K Non valide per materiali coesivi K g C n C parametro adimensionale 3 n n 2 1 n funzione porosità d 2 e viscosità cinematica d diametro dei grani

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15 Acquiferi omogenei non confinati Ove possibile filtrare 1/3 o 1/2 dell acquifero (acquiferi con spessori < 50 m (partendo dal letto per non desaturare la parte filtrante). Acquiferi non omogenei non confinati Posizionare filtri in zona a > K Omogeneo confinato 80%-90% acquifero partendo dal letto Non omogeneo confinato 80%-90% degli orizzonti più permeabili DOVE POSIZIONARE I FILTRI? Esistono due necessità opposte dato che livello non dovrebbe intersecare i filtri: 1. da un lato filtro + lungo > Q/ ma si può usare < abbassamento 2. dall altro filtro - lungo si può usare > abbassamento ma parte filtrante è minore 3. Filtri più lunghi riducono velocità ottenendo > Q/

16 CHE CARATTERISTICHE DOVREBBERO AVERE I FILTRI? Aperture: dimensioni tali da bloccare il fine sagomate da impedire intasamenti Rapporto sup aperta/sup tot > possibile Fenestratura omogeneamente distribuita Sufficiente resistenza meccanica allo schiacciamento Fenestratura offrire < resistenza possibile al flusso Resistere alla corrosione

17 DIMENSIONI FILTRO Velocità entrata possibilmente inferiore < a 0,03 m/s f(lunghezza, porosità del filtro) v Q entrata S n L filtro filtro Velocità inferiore < a 0,03 m/s riduce perdite di carico ai filtri e riduce incrostazioni e corrosioni

18 POROSITA DEI FILTRI Rapporto S_aperta/S_tot possibilmente > 15% Valore ottimale 25% Porosità del filtro confrontabile con quella acquifero 7% a 23% a ponte, da 7% a 40% per quelli a spirale o Johnson

19 DIMENSIONARE IL FILTRO CAPACITA TRASMISSIONE Portata/lunghezza del filtro (v < 0,03 m/s) Q L 0,03 2r n filtro Noto il diametro e la porosità del filtro si risale alla sua Q per unità di lunghezza se acquifero lo consente!

20 VELOCITA s m s s v s m s Ln s v s n S Q v f filtri filtro L filtro / 1,039 0,175 / 0.1m r / 0.1m / 0,0378 0,2 12m 0,175m 2 / 0.1m r 2 / 0.1m 0.2 n 350 mm ; d 12 m L ; 100 l/ Q casing 3 w 3 f w

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24 PERCHE SI USA UN DRENO Impedire il franamento del terreno sui filtri Ridurre il trascinamento di solidi a piccolo diametro Aumentare la K vicino ai filtri Aumentare e mantenere nel tempo l efficienza dei filtri

25 SCOPO DRENO ridurre trascinamento di solidi Q al pozzo è uguale a quella che attraversa una superficie cilindrica coassiale al pozzo Q S e Ki 2rhn e Ki Q S e v f A Q costante la v f tende ad aumentare al diminuire di r vicinanze del pozzo aumenta la capacità di trascinamento Per ovviare si tende ad aumentare la n (dreno naturale o artificiale )

26 Dubbio sui campioni o materiale molto assortito, scelta + conservativa DRENO naturale Coefficiente di uniformità = d 60 /d 10 60% deve passare e 40% trattenuto acqua corrosiva 50%

27 DRENO artificiale Utile quando serbatoio in sedimenti fini che costringerebbe ad usare aperture molto piccole che limitano le Q e.g. quando il 60% dei grani < 0,5 mm

28 DRENO artificiale Sabbie fini ed uniformi Filtro con apertura che trattenga il 90% granulometria dreno Orizzonti molto stratificati: per evitare di posizionare + filtri a diverse profondità. La K del dreno è generalmente > di quella dell orizzonte + permeabile Dreno dovrebbe avere un coefficiente di uniformità d60/d10 attorno a 2, pulito, rotondo artificiale s.s.

29 SFERE DI VETRO

30 GRAZIE PER LA VOSTRA ATTENZIONE