Università degli Studi di Ferrara Polo Scien6fico Tecnologico

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1 La ricerca scien6fica italiana nel campo dell idraulica: presentazione dei risulta6 dei proge? PRIN 2008 Ferrara, gennaio 2013 Coordinatore: Prof. Aldo Fiori Dipar&mento di Scienze dell Ingegneria Civile, Università degli Studi Roma Tre UNITÀ DI RICERCA: 1) Università degli Studi Roma Tre (Prof. A. Fiori) 2) Università degli Studi di Trento (Prof. A. Bellin) 3) Università degli Studi di Padova (Prof. G. BoHer) 4) Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia (Prof. S. Orlandini) 5) Politecnico di Torino (Prof. R. Revelli) Università degli Studi di Ferrara Polo Scien6fico Tecnologico

2 Coordinatore Locale: Prof. Roberto Revelli Dipar&mento di Ingegneria dell Ambiente, del Territorio e delle InfrastruAure, Politecnico di Torino COMPONENTI UNITÀ DI RICERCA: Roberto Revelli Fulvio Boano Bardini Laura, CostanQno Manes Stefano Fenoglio (Università del Piemonte Orientale) Andrea Demaria, Paolo Gossa

3 L attività dell'unità di Ricerca di Torino si colloca principalmente all interfaccia tra il versante ed il corso d acqua, e ha riguardato lo studio dei fenomeni idrodinamici di scambio di acqua e soluti tra fiume e acquifero e delle trasformazioni biochimiche dei soluti stessi

4 a. Interazione fiume-acquifero indotta dalla morfologia dell alveo b. Dinamica temporale dei processi di scambio c. Trasformazioni microbiche dei nutrienti d. Scambio indotto dalla turbolenza

5 A. Interazione fiume-acquifero indotta dalla morfologia dell alveo Modello matematico dei flussi idrici attraverso il letto di un fiume meandriforme Soluzione analitica sia del campo di moto della corrente superficiale che del moto di filtrazione nei sedimenti

6 B. Dinamica temporale dei processi di scambio Lo scambio iporeico è caratterizzato da un comportamento non stazionario legato ad esempio alla variabilità delle portate I risultati hanno dimostrato che i valori medi delle proprietà dei flussi iporeici e i tempi di residenza possono essere stimati utilizzando la portata media del corso d acqua

7 C. Trasformazioni microbiche dei nutrienti (1) Modello numerico accoppiato che descrive il campo di moto nel corso d acqua, nei sedimenti e i processi di trasporto e reazione (respirazione aerobica, nitrificazione, denitrificazione) per diverse sostanze (DOC, ossigeno, azoto nitrico e ammoniacale, etc )

8 C. Trasformazioni microbiche dei nutrienti (2) (in progress) l n κb 2 cm l n κm 4 cm Effetto dell eterogeneità Presentazione dei risulta6 dei proge? PRIN area 08/A1-24 e 25 gennaio 2013

9 D. Scambio indotto dalla turbolenza Le fluttuazioni turbolente di pressione sono in grado di indurre flussi iporreici significativi sia per la loro entità sia per i loro tempi di residenza e le profondità raggiunte. La profondità interessata dallo scambio aumenta linearmente con la lunghezza delle strutture coerenti. Analogamente per i tempi di permanenza nei sedimenti dell acqua e delle sostanze da essa trasportate.

10 Boano F., Camporeale C., Revelli, R. (2010), A linear model for the coupled surface-subsurface flow in a meandering stream, Water Resources Research, W07535, doi: /2009wr Boano F., Revelli R., Ridolfi L. (2010), Effect of streamflow stochasticity on bedform-driven hyporheic exchange, Advances in Water Resources, 33, Fleckenstein J.H., Krause S., Hannah D.M., Boano F. Groundwater-surface water interactions: New methods and models to improve understanding of processes and dynamics, Advances in Water Resources, 33, pp Boano F., Revelli R., Ridolfi L. Water and solute exchange through flat streambeds induced by large turbulent eddies, Journal of Hydrology, 402, pp Bardini L., Boano F., Cardenas M.B., Revelli R., Ridolfi L. (2012), Nutrient cycling in bedform induced hyporheic zones, Geochimica et Cosmochimica Acta, 84, Boano F., Revelli R., Ridolfi L. (2012), Modeling hyporheic exchange with unsteady stream discharge and bedform dynamics, submitted to Water Resources Research. Boano F., Harvey J.W., Marion A., Packman A.I., Revelli R., Ridolfi L., Wörman A. (2012), Hyporheic flow and transport processes, submitted to Review of Geophysics. Boano F., Camporeale C., Revelli R., Morphodynamic constrains on hyporheic exchange across streambeds of meandering rivers, in preparation.

11 Coordinatore Locale: Prof. Roberto Revelli Dipar&mento di Ingegneria dell Ambiente, del Territorio e delle InfrastruAure, Politecnico di Torino COMPONENTI UNITÀ DI RICERCA: Roberto Revelli Fulvio Boano Bardini Laura, CostanQno Manes Stefano Fenoglio (Università del Piemonte Orientale) Andrea Demaria, Paolo Gossa