Le proprietà sedimentologiche dei terreni

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1 Le proprietà sedimentologiche dei terreni Come misurare porosità e permeabilità dei terreni sciolti La relazione di porosità e permeabilità in funzione della granulometria utilizzando semplici recipienti trasparenti Praticando le Scienze della Terra Roma, 26 gennaio 2018

2 Indice dei contenuti Introduzione Definizione di Porosità Definizione di Porosità primaria e secondaria Definizione di Permeabilità Fattori che controllano la porosità e la permeabilità dei sedimenti Legge di Darcy Esperienze Calcoliamo la porosità Calcoliamo la portata dell acquifero La relazione tra porosità e permeabilità Pagina 2

3 Perché è importante conoscere le caratteristiche del sottosuolo Per sfruttare le riserve idriche in maniera sostenibile Per stimare e sfruttare le riserve di idrocarburi presenti nel sottosuolo Per controllare e bloccare la diffusione di sostanze inquinanti Pagina 3

4 Il ciclo dell acqua Pagina 4

5 Cos è un acquifero? L acquifero è quella porzione di roccia o di terreno nella quale circolano fluidi (acqua e aria) È poroso e permeabile Le sorgenti si formano dove ci sono dei limiti o dei cambi di permeabilità Pagina 5

6 Porosità La Porosità esprime l attitudine che hanno rocce e terreni ad immagazzinare e a liberare un fluido sotterraneo. Porosità= volume dei vuoti / volume totale Si esprime in percentuale Può essere primaria o secondaria p= (V v /V t ) 100 P> 15% ALTA <5% P < 15% MEDIA P< 5% BASSA Pagina 6

7 Porosità primaria e secondaria La Porosità primaria è legata alle caratteristiche tessiturali della roccia È singenetica alla roccia stessa È tipica dei terreni sciolti La Porosità secondaria è quella acquisita successivamente alla formazione della roccia È legata al grado di fratturazione e alterazione delle rocce Nei calcari è importante quella dovuta al carsismo Pagina 7

8 Permeabilità La Permeabilità è la proprietà che hanno le rocce e i terreni di lasciarsi attraversare dall acqua. Esprime l attitudine che hanno rocce e terreni a fare defluire l acqua sotterranea. Viene espressa in m/s o cm/s. La permeabilità di una roccia può essere legata alla sua porosità primaria o al grado di fessurazione. Pagina 9

9 Fattori che influenzano porosità e permeabilità Granulometria del sedimento Classazione Forma e grado di arrotondamento dei granuli Assetto dei granuli Grado di fessurazione Pagina 10

10 Fattori che influenzano porosità e permeabilità Granulometria del sedimento Classazione Forma e grado di arrotondamento dei granuli Assetto dei granuli Grado di fessurazione Pagina 11

11 Fattori che influenzano porosità e permeabilità Granulometria del sedimento Classazione Forma e grado di arrotondamento dei granuli Assetto dei granuli Grado di fessurazione Pagina 12

12 Fattori che influenzano porosità e permeabilità Granulometria del sedimento Classazione Forma e grado di arrotondamento dei granuli Assetto dei granuli Grado di fessurazione Pagina 13

13 Fattori che influenzano porosità e permeabilità Granulometria del sedimento Classazione Forma e grado di arrotondamento dei granuli Assetto dei granuli Grado di fessurazione Pagina 14

14 Fattori che influenzano porosità e permeabilità Granulometria del sedimento Classazione Forma e grado di arrotondamento dei granuli Assetto dei granuli Gradp di fessurazione Pagina 15

15 Fattori che influenzano porosità e permeabilità Granulometria del sedimento Classazione Forma e grado di arrotondamento dei granuli Assetto dei granuli Grado di fessurazione Pagina 16

16 Legge di Darcy Q= k S i Q= portata di un acquifero k= permeabilità S= sezione dell acquifero i= gradiente idraulico ( h/l) Pagina 17

17 L esperimento Pagina 18

18 L esperimento Cosa serve 2 cilindri in plexiglass che simuleranno le falde acquifere 2 Retini metallici alla base dei cilindri dello stesso diametro dei cilindri Rubinetti che simuleranno sorgenti Sedimento di due classi granulometriche differenti 2 becher graduati Pagina 19

19 L esperimento Pagina 20

20 Raggio della base del cilindro= 9,4 cm Area= 277,45 cm 2 Altezza piezometrica= 5 cm Volume totale= 1390 cm 3 = 1,39 dm 3 Calcoliamo la porosità Quanti l di acqua entrano in questo volume nei 2 acquiferi? Acquifero ghiaioso l = dm 3 Acquifero ciottoloso... l = dm 3 Quant è la porosità totale dei due acquiferi? Acquifero ghiaioso ( /1,39) 100 = Acquifero ciottoloso ( /1,39) 100 = Pagina 21

21 Calcoliamo la portata Versiamo 1l di acqua in ciascun cilindro Quanti secondi impiega un l di acqua a fuoriuscire da ciascuna sorgente? Acquifero ghiaioso= s Acquifero ciottoloso= s Quant è la portata di ciascun acquifero? Acquifero ghiaioso= l/s = cm 3 /s Acquifero ciottoloso= l/s = cm 3 /s Pagina 22

22 Le relazioni tra porosità e permeabilità Qual è il cilindro più poroso? Quale sorgente ha una portata maggiore? Qual è quello più permeabile? Pagina 23

23 Grazie dell attenzione Pagina 24