L'importanza della misura del Drawdown

L’utilizzo combinato dei Levelogger e del Freatimetro 101D Drawdown Meter Solinst per semplificare i test sugli acquiferi.

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Il Freatimetro Solinst 101D DrawDown Meter è ideale per il monitoraggio degli abbassamenti della piezometria durante i test di pompaggio sugli acquiferi

Cos’è il Drawdown?

Il Drawdown piezometrico è un cambiamento nel livello delle acque sotterranee a causa di uno stress applicato, causato da eventi come:

  • Pompaggio da un pozzo dove avviene la misurazione
  • Pompaggio da uno o più pozzi vicini
  • Prelievi di acqua intensivi nella zona circostante
  • Diminuzioni stagionali dovuti a tassi di ricarica più bassi
Il monitoraggio del drawdown piezometrico indotto dal test, consente di determinare le caratteristiche dell'acquifero.

Come avviene la misura del Drawdown?

Levelogger – sonde di livello con Datalogger:
Il Drawdown può essere misurato utilizzando un trasduttore di pressione con datalogger integrato che registra le fluttuazioni del livello dell'acqua nel tempo, per esempio i Solinst 3001 Levelogger

I Levelogger possono essere facilmente installati al di sotto del livello di abbassamento massimo previsto (Drawdown) per registrare i valori della piezometria ad intervalli prestabiliti (a partire da 1/8 di secondo fino a 99 ore). L’utilizzo dei Levelogger è ideale quando diventa necessario effettuare letture di livello frequenti o quando viene richiesto un monitoraggio continuo a lungo termine.

Solinst Levelogger Edge per misurazioni continue del Drawdown

Freatimetro Solinst 101D DrawDown Meter

Il modello 101D DrawDown ha la caratteristica di poter misurare sia la freatimetria che gli abbassamenti di livello prestabiliti (step-drawdown).

Il 101D fornisce misurazioni manuali come un freatimetro tradizionale, ma grazie ad un semplice interruttore, ha la possibilità di segnalare (mediante una luce e un cicalino) il raggiungimento di un livello di abbassamento prestabilito. Questa caratteristica è molto importante durante l’esecuzione dei test a gradini (step-test) in quanto la tempestiva segnalazione, consente di mantenere costanti i gradini di abbassamento.

Freatimetro Solinst 101D per misurazioni manuali del livello dell’acqua o per misure dell’abbassamento

Se usati assieme…

L'utilizzo di questi due strumenti insieme garantisce letture accurate e consente di risparmiare tempo nella post-elaborazione dei dati.
Come controllo di qualità, è possibile utilizzare 101D per verificare il livello piezometrico ed assicurarsi che il Levelogger stia registrando correttamente. Inoltre, le misurazioni manuali sono consigliate nel momento dell’installazione del Levelogger, periodicamente durante il periodo di esecuzione dei test e alla fine del periodo di monitoraggio.

Dopo aver scaricato i dati dal Levelogger, è possibile utilizzare le misurazioni manuali effettate con il freatimetro, per correggere se necessario, le letture registrate in modo da ottenere il dato richiesto dalla propria applicazione (ad esempio la freatimetria, la piezometria, il valore dalla testa-pozzo, ecc.). Questi calcoli possono venir eseguiti automaticamente mediante una procedura guidata (Wizard) presente direttamente nel Solinst Levelogger Software Data, con un notevole risparmio di tempo.

I dati del Levelogger vengono regolati inserendo le misurazioni ottenute dal Freatimetro 101D mediante il Data Wizard del Solinst Levelogger

Note applicative:
Sia Freatimetro 101D che i 3001 Leveloggers possono essere utilizzati anche nelle attività di campionamento a basso flusso (il monitoraggio del drawdown consente di aiutare la regolazione dei tassi di pompaggio) – consentono di ottenere ulteriori informazioni per una caratterizzazione completa della falda acquifera (chimica delle falde acquifere). Consulta il bollettino tecnico Solinst "
Best Practice Low Flow Methods for Highest Quality Samples” per maggiori dettagli.

In che modo modo la misurazione del Drawdown può aiutare a determinare le proprietà idrauliche degli acquiferi?

Le caratteristiche del sottosuolo possono essere determinate attraverso vari test della falda acquifera.
Un test sugli acquiferi è un test sul campo controllato eseguito su uno o più pozzi di monitoraggio. Ogni tipo di prova di falda pone una sollecitazione diversa sul sistema degli acquiferi e gli effetti risultanti vengono osservati e utilizzati per stimare le proprietà idrauliche. Diversi test sono più adatti a determinati tipi di acquiferi, cioè confinati, non confinati, artesiani, ecc.

In generale, i livelli dell'acqua sono fondamentali; i livelli di drawdown vengono monitorati durante i test di caratterizzazione delle falde acquifere, come i test di pompaggio, slug e test, step test. Questi test forniscono informazioni per determinare le caratteristiche fondamentali dell’acquifero, tra cui la conduttività idraulica, la trasmissibilità e la portata.

Conduttività Idraulica:
la misura di quanto facilmente l’acqua è in grado di muoversi all’interno dell’acquifero “portata specifica per unità di gradiente idraulico”.

Trasmissività Idraulica:
descrive la velocità con cui l’acqua può muoversi all’interno dell’intero spessore saturo (o una sua determinata larghezza).

Capacità specifica o portata specifica:
il rapporto fra portata di emungimento ed abbassamento nel pozzo in assenza di perdite quadratiche, quindi in relazione solamente alle caratteristiche dell’acquifero.

Test di pompaggio

I test di pompaggio sono molto comuni. In genere, i test di pompaggio vengono utilizzati per stimare le proprietà idrauliche di un acquifero, determinare la quantità di acqua disponibile, i tassi di ricarica potenziali, il potenziale di stoccaggio, il massimo prelievo accettabile e gli eventuali impatti sui pozzi circostanti o sui corpi idrici vicini.
Durante un test di pompaggio, l'acqua viene emunta da un pozzo per un periodo di tempo, ad una portata controllata. Durante il periodo di pompaggio, i livelli delle acque sotterranee diminuiscono (drawdown). Quando la pompa è spenta, i livelli delle acque sotterranee tendono a risalire. Il drawdown viene misurato sia pozzo di pompaggio, che nei piezometri di monitoraggio circostanti, per tutto il periodo di prova. I test di pompaggio possono essere di varie tipologie, a portata costante, a portata variabile, a gradini (step-drawdown) in cui viene effettuato un pompaggio con differenti portate (di solito crescenti) per determinare i diversi livelli di drawdown nel tempo. I dati relativi alle portate e ai tempi di prelievo e ai tempi di ricarico, vengono poi per stimare le proprietà idrauliche dell’acquifero in esame.

Livello acqua durante le fasi di pompaggio (Drawdown) e di ricarico in test di pompaggio

Altre tipologie di test:

Vi sono anche altre tipologie di test in cui è utile registrare le variazioni di livello, per esempio gli Slug Tests e i Test a Carico Costante.

Slug Tests
Uno slug test è una prova di falda eseguita in maniera da produrre una istantanea variazione del livello statico in un piezometro e misurare.

Test a Carico Costante (Constant-head Tests)
In un test a carico costante (o drawdown costante) viene mantenuto costante il livello dell’acqua e viene monitorata la portata del pompaggio per tutta la durata del test. Viene effettuato un monitoraggio dei livelli anche nei piezometri circostanti.
Per tutte le tipologie di test sugli acquiferi, è importante la raccolta dei dati per definire un modello matematico da confrontare con i modelli noti, per interpretare le caratteristiche idrauliche dell’acquifero esaminato.
Perché un Levelogger un freatimetro 101D (DrawDown Meter) sono strumenti fondamentali

È ormai pratica comune usare trasduttori di pressione con datalogger incorporati per registrare i dati di livello dell'acqua durante i test sugli acquiferi, in quanto consentono di automatizzare completamente la raccolta dei dati, soprattutto quando sono necessarie letture frequenti. L'utilizzo di un Levelogger aumenta la precisione e la produttività di un test di pompaggio, rispetto all'utilizzo delle misurazioni manuali di livello, come veniva fatto in passato.

Le misurazioni del livello dell'acqua devono essere effettuate prima, durante e dopo lo stress che viene indotto dal test sull’acquifero. Mediante il software Solinst Levelogger, è possibile impostare la frequenza di campionamento in modo personalizzato per diversi intervalli di tempo, in modo da differenziare la velocità di lettura tra la fase di emungimento e la fase di ricarica (la programmazione tipica di una prova è in stile logaritmico). È possibile personalizzare la programmazione per registrare i livelli prima, durante e dopo il test (baseline, drawdown, and aquifer recovery).

Anche se non sono pratiche per effettuare tutte le misurazioni durante un test di pompaggio su un’acquifero, le misurazioni manuali sono molto importanti per una serie di motivi.

Prima di applicare lo stress sulla falda acquifera, è importante misurare manualmente il livello freatimetrico su tutti i pozzi oggetto di studio (annotando, livello, data e ora) questa attività può esser facilmente effettuata utilizzando il Freatimetro Solinst 101D (DrawDown Meter). Questi dati di controllo vengono utilizzati per assicurarsi che i Leveloggers stiano registrando correttamente. Inoltre, prendendo delle misurazioni periodiche del livello dell'acqua durante e alla fine del test, è possibile avere dei punti di controllo utili per una verifica di qualità dei dati registrati dai Levelogger.

Le letture manuali effettuate con il freatimetro, possono essere utilizzate anche per aggiustare le letture di piezometriche registrate dai Levelogger, applicando correzioni come per esempio la profondità di installazione o l’elevazione. Tutte queste operazioni possono esser effettuate direttamente con il Software in dotazione ai Levelogger, mediante una procedura guidata che consente la regolazione manuale dei dati.

L’utilizzo del Freatimetro Solinst 101D DrawDown Meter in modalità drawdown è utilissima per i test che richiedono un livello di abbassamento costante (drawdown costante), per esempio durante un test a carico costante o un test a gradini (step-drawdown test). Il 101D suona quando la sonda resta scoperta, consentendo di regolare la portata di pompaggio in modo da mantenere costante il livello di drawdown.

Riferimenti:

British Columbia Ministry Environment, 2010. Guide to Conducting Well Pumping Tests. ISBN 978-0-7726-7033-5.

Ontario Ministry of the Environment, Conservation and Parks. Technical Guidance Document for Hydrogeological Studies in Support of Category 3 Applications(online)

Theis, C. V., 1935. The relation between the lowering of the piezometric surface and the rate and duration of discharge of a well using groundwater storage. American Geophysical Union Trans., vol. 16, pp. 519-524.

United States Environmental Protection Agency, 1993. Suggested Operating Procedures for Aquifer Pumping Tests. EPA/540/S-93/503.

Si ringrazia Solinst per l’articolo originale: “The Importance of Measuring Drawdown” di Tricia Lane.

 

Solinst Drawdown Meter & Levelogger

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