Assetto strutturale e movimento dei fluidi nel sistema idrotermale di Acquasanta Terme : dati e modelli numerici

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Gerardo Ippolito Colella
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Larghetti Università di Urbino - Dipartimento di Scienze della Terra, della Vita e dell Ambiente marco.

1 Assetto strutturale e movimento dei fluidi nel sistema idrotermale di Acquasanta Terme : dati e modelli numerici Convegno Nazionale Acquasanta Terme (AP) 25 gennaio 2014 Assetto strutturale e movimento dei fluidi nel sistema idrotermale di Acquasanta Terme : dati e modelli numerici Marco Menichetti, Roberto Larghetti Università di Urbino - Dipartimento di Scienze della Terra, della Vita e dell Ambiente marco.menichetti@uniurb.it

3 Studi precedenti - Colacicchi 1966; - Koopman 1988; -Marsili & Tozzi 1995 Modello Strutturale d Italia (Bigi et al., ) da Bigi et al., 1994

4 Stratigrafia

5 Da Boni e Colacicchi, Modello Strutturale d Italia (Bigi et al., )

6 Carta geologica da Menichetti, 2008

7 Sistema Carta carsico geologica Rio Garrafo da Menichetti, 2008

8 Carta geologica da Verdecchia e Menichetti, 2006

9 Assetto idrostrutturale da Menichetti, 2008

10 Assetto idrostrutturale Modello geologico

11 Analisi della fratturazione

12 Geochimica delle acque da Zuppi et al, 1974

13 Flusso di calore nella regione Marche da Menichetti et al., 2009

14 Temperature sotterranee profonde

15 Discussione dei dati Si ringrazia l Associazione Speleologica Acquasanta, e in particolare il Sig. Gianpaolo Filipponi per l assistenza nell acquisizione de dati.

16 Temperature sotterranee

17 Idraulica Assetto dei idrostrutturale Pozzi Acquasanta T = m 2 /sec k = m/sec

temperature osservate alle sorgenti; b) Verificare quale flusso

18 Assetto idrostrutturale Obiettivi del modello: a) Verificare se il semplice gradiente geotermico è in grado di fornire le temperature osservate alle sorgenti; b) Verificare quale flusso di calore è necessario per avere le temperature osservate alle sorgenti

soluzioni legate al comportamento fisico relativo al dominio computazionale di

19 Modelli numerici ad elementi finiti FEM I metodi a elementi finiti sono tecniche numeriche che, partendo da condizioni al contorno definite, consentono di trovare soluzioni legate al comportamento fisico relativo al dominio computazionale di analisi. Analisi strutturale Analisi termica Analisi Fluidodinamica Analisi multi-fisica

Modello fisico mezzi porosi/fratturati Modello Fluidodinamico La Legge di Darcy in mezzi porosi Equazione di Darcy: κ denota la permeabilità del mezzo poroso [ m 2 ] μ la viscosità dinamica del

20 Modello fisico mezzi porosi/fratturati Modello Fluidodinamico La Legge di Darcy in mezzi porosi Equazione di Darcy: κ denota la permeabilità del mezzo poroso [ m 2 ] μ la viscosità dinamica del fluido[: kg / ( m s ) ] p la pressione [Pa], u la velocità di Darcy [ m / s ] Modello termico Il modello di Fourier in mezzi porosi Equazione di Fourier : ρ è la densità del fluido [kg/m 3 ] C p è la capacità termica del fluido a pressione costante. (ρc p ) è la capacità termica volumetrica equivalente a pressione costante. K eq è la conducibilità termica equivalente u è il campo di velocità del fluido. Q è la fonte di calore.

21 Definizione delle proprietà dei materiali

22 Modelli fisici e condizioni al contorno Modello fluidodinamico: Darcy in mezzi porosi Modello termico: Fourier in mezzi porosi

Tcentrale Flusso superficiale Flusso uscita Condizione Temperatura 20 C nel Condizione

23 Modelli fisici e condizioni al contorno Modello termico: Fourier in mezzi porosi/fratturati Condizioni al contorno imposte nel modello termico: Tin Tlsx Tldx Tcentrale Flusso superficiale Flusso uscita Condizione Temperatura 20 C nel Condizione corpo Temperatura centrale a monte a valle (lato sx) dx) Flusso termico libero Convezione Temperatura in ingresso:6[ C]

24 Risultati Modello termico da calcolo Flusso geotermico simulato T out simulata= 26 C << T misurata Flusso geotermico simulato << Flusso misurato

25 Risultati Modello termico da calcolo Sorgente termica simulata Potenza= 1 Mw T out simulata= 56 C T misurata Flusso geotermico simulato Flusso misurato mw/m 2

26 Conclusioni Il modello ipotizzato è un modello preliminare che mira a schematizzare il comportamento reale del bacino idrotermale di Acquasanta Terme. I dati sperimentali disponibili hanno permesso di tarare il modello e definire le condizioni al contorno. La simulazione ha permesso di verificare che il solo gradiente geotermico non sembra essere sufficiente per giustificare le temperature osservate. Ulteriori dati sperimentali in campo sono indispensabili per un ulteriore validazione del modello stesso Grazie per l attenzione

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