L infiltrometro a tensione per la determinazione della ritenzione idrica e della conducibilità idraulica. Angelo Basile

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Aloisio Vitali
8 anni fa
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1 L infiltromtro a tnsion pr la dtrminazion dlla ritnzion idrica dlla conducibilità idraulica Anglo Basil

2 Mtodi pr misura contmporana di ritnzion conducibilità Campo Profilo istantano Infiltromtro a tnsion Stima invrsa di paramtri... Laboratorio Profilo istantano Colonna lunga Infiltromtro a tnsion Du piastr On-stp Multi-stp Wind Aria calda (Hot air) Cntrifuga Stima invrsa di paramtri PTF

.. Laboratorio Profilo istantano Colonna lunga Infiltromtro a tnsion Du

3 Infiltromtro a tnsion

4 Infiltromtro a tnsion pro. Schmaticamnt strutturalmnt smplic 2. Misur molto smplici 3. Tmpi di misura rlativamnt brvi 4. Rlativamnt conomico 5. Flssibilità nll intrprtazion di dati contro. Prparazion dlla misura noiosa 2. Avvio dlla misura problmatico 3. Toria non banal 4. Alcun intrprtazioni richidono softwar spcifici

Flssibilità nll intrprtazion di dati contro. Prparazion dlla misura noiosa 2.

5 . Parti dll infiltromtro a tnsion Disco di supporto con mmbrana porosa (msh di 25 microns) Torr a boll con boccia Mariott Srbatoio dll acqua

6 2. Cosa dobbiamo misurar? Flussi d acqua ch ntrano nl suolo 2. Com li misuriamo? Trasduttor di prssion collgato ad un acquisitor orologio, la carta, matita solo occhio più o mno funzionant

7 ½ ora prparazion -4 or misura 3. Tmpi di misura

8 4. Costo 2,800 Soil masurmnt systm,400 Autocostruito 5. Intrprtazion di risultati Mtodo alla stazionarità (Wooding solution) Analisi di tmpi iniziali (Early-tim analysis) Mtodo invrso di stima di paramtri

9 Toria Soluzion analitica di Wooding (968) pr dscrivr il flusso tridimnsional sotto il disco poroso. Flusso d acqua in condizioni di moto stazionario dscritto dall quazion di Darcy con carico idrostatico nullo alla suprfici. Condizion inizial di contnuto d acqua potnzial uniformi. La soluzion di Wooding nl caso dll infiltromtro a disco con potnzial minor o ugual a zro può ssr scritta nlla sgunt forma: 2 4r0 Q( h0 ) = ( π r0 + ) K( h0 ) dov Q (h 0 ) è il flusso stazionario (L 3 T - ), r 0 è il raggio dl disco poroso (L), Il paramtro α misura l importanza rlativa dll forz di gravità di capillarità durant il moto dll acqua nl suolo in condizioni insatur. A valori lvati di α corrispond un moto dominato dalla gravità (l forz capillari sono dboli), mntr piccoli valori di α indicano infiltrazion dominata dalla capillarità. L analisi può ssr condotta attravrso Approccio a carico multiplo (+ di 2 valori di flusso a diffrnti potnziali ugual raggio) Approccio a disco multiplo (+ di 2 valori di flusso a diffrnti raggi ugual potnzial) α

La soluzion di Wooding nl caso dll infiltromtro a disco con potnzial minor o ugual a zro può ssr scritta nlla sgunt forma: 2 4r0 Q( h0 ) = ( π r0 + ) K( h0 ) dov Q (h 0 ) è il flusso stazionario (L 3

10 Q h 2 4r0 ) = ( π r + ) K( ) K( h) = K fs xp(α h) ( 0 0 h0 α 4r ( h) = π r K xp( h) 0 Q fs α α 2 4r0 lnq = α h + ln π r + α 0 fs L quazion dscriv una rlazion linar tra ln Q h d in cui a èpari al cofficint angolar Kfs all intrctta. Avndo a disposizion almno du valori di flusso stazionario Q Q2 a du potnziali h h2, a può ssr calcolato dalla sgunt rlazion: Q Qi ln ln Q Q 2 i+ α =, αi+ / 2 = h h 2 h i K h i+

11 La vlocità di infiltrazion Q i+½ nl punto di mzzo fra du potnziali è calcolata con la mdia gomtrica dll du vlocità di infiltrazion corrispondnti K i+ / 2 = π r 2 Q i+ / 2 + α 4r i+ / 2

12 K fs è calcolato attravrso: K s = K i+ /2 xp( α h 2) i+ /2 i+ / Numro di punti di k(h) = 3 + n-

13 La lunghzza capillar macroscopica λc [L] è pari a: λ c = α è una misura dl contributo dlla forza di gravità al moto dll acqua nl suolo può ssr vista com un altzza rapprsntativa dlla frangia capillar al di sopra di una falda idrica.

moto dll acqua nl suolo può ssr vista com un altzza

14 È basata sui lavori di Philip (957, 969) EARLY-TIME ANALYSIS il flusso inizial durant un procsso di infiltrazion può ssr considrato unidimnsionl non influnzato da gradinti gravitazionali I = S(h) t /2 Dov t è il tmpo S(h) è la Sorptivity ad un dato valor dl potnzial. La SORPTIVITY è una misura dlla capacità dl suolo ad assorbir acqua pr capillarità. E sprsso in LT -/2 Pr un potnzial h costant, quindi, S è costant d è la pndnza dlla rtta I(t /2 ) I (cm) t /2 (radic quadrata sc)

valor dl potnzial. La SORPTIVITY è una misura dlla capacità dl suolo ad assorbir acqua pr capillarità.

15 MODELLI PARAMETRICI PER LE PROPRIETA IDRAULICHE DEL SUOLO Van Gnuchtn (980) S = + ( α h ) n m S = θ θ s θ θ r r Mualm (976) k r ( S ) k ( S ) τ S = = S ds 0 ds 0 k s h( S ) h( S ) 2 Mualm-van Gnuchtn (980) k r ( S ) = k ( ) ( ) 2 S m τ = S S m m = - n k s

16 PARAMETRI DELLA FUNZIONE DI VAN GENUCHTEN-MUALEM PER RITENZIONE E CONDUCIBILITA θs contnuto d acqua alla saturazion θr contnuto d acqua rsiduo α_vg paramtro di forma dlla curva, approx è il valor di ntrata dll aria n paramtro di forma, pndnza dlla curva K s o K 0 conducibilità idraulica alla saturazion τ paramtro di forma dlla conducibilità, tortuosità corrlazion fra i pori

il valor di ntrata dll aria n paramtro di forma, pndnza dlla curva K s o K 0 conducibilità

17 Mtodo di stima invrso di paramtri (softwar HYDRUS 2D DISC) Vin risolta numricamnt l quazion di Richards' nl non saturo in un campo di moto 2D. la rgion di flusso (msh) è discrtizzata automaticamnt in lmnti triangolari algoritmi di Marquardt-Lvnbrg di ottimizzazion pr la stima invrsa di paramtri Infiltrazion cumulata contnuto d acqua inizial final

la rgion di flusso (msh) è discrtizzata automaticamnt in lmnti triangolari algoritmi

18 modllo bidimnsional di simulazion di flussi idrici (HYDRUS 2D) (Simunk t al.,999) k A iz j A ij i S K x h K K x t = (θ ) ϑ J K q Κ A = i i x q t = ϑ Ris. mtodo lmnti finiti di Galrkin ( ) t z x,, θ Not θ(h) K(θ)

20 LE COMPETENZE DEL GRUPPO DI IDRO-PEDOLOGIA UNINA-CNR MINERALOGIA MICROMORFOLOGIA CHIMICA DEL SUOLO E DELLA PIANTA STRUTTURA DEL SUOLO PEDOLOGIA IDROLOGIA DEL SUOLO GEOFISICA AGRONOMIA AMBIENTALE MODELLISTICA DELL ACQUA E DEI NITRATI VARIABILITA SPAZIALE GIS DIGITAL SOIL MAPPIMG REMOTE SENSING

SUOLO PEDOLOGIA IDROLOGIA DEL SUOLO GEOFISICA AGRONOMIA AMBIENTALE

21 Chi siamo? Agrillo Antonlla, Dottoranda di Ricrca UNINA. Basil Anglo, Ricrcator ISAFoM. Bonfant Antonllo, Assgnista di Ricrca CNR-ISAFoM. D Mascllis Robrto, Tcnologo CNR-ISAFoM. Iamarino Michla, Contrattista UNINA. Langlla Giuliano, Assgnista di Ricrca ISAFoM. Manna Piro, Borsa di studio UNINA. Ml Giacomo, Ricrcator ISAFoM. Milti Antonio, Dottorando UNINA. Miniri Luciana, Borsa di Studio UNINA. Orfic Nadia, tcnico laboratorio idrologia CNR-ISAFoM Vingiani Simona, Ricrcator UNINA. Trribil Fabio, Profssor UNINA.

22 ISCRIZIONE SISS L domand di ammission alla Socità dvono rcar la firma di du Soci prsntatori d ssr accompagnat dal curriculum dall'lnco dll pubblicazioni dl richidnt Ogni Socio ordinario può ssr iscritto a non più di tr szioni.

23 ( ) ( ) ( ) ( ) = = S s r ds S ds S S k S k S k ϕ ϕ τ Conducibilità rlativa

24 Altri 2 valori di K(h) possono ssr ottnuti assumndo ch α pr il potnzial maggior minor sia: α 3/2 α n-/2 Infin, K fs è calcolato attravrso: K s = K i+ /2 xp( α h 2) i+ /2 i+ /

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