Nell’area del laboratorio di Ingegneria delle Acque dedicata ai modelli fisici a scala ridotta l’analisi dei processi di base del ciclo idrologico è svolta attraverso sperimentazioni condotte dal Gruppo di Idrologia del Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale; il gruppo è composto da personale strutturato (Renato Morbidelli, Carla Saltalippi e Alessia Flammini) oltre che da Dottorandi di Ricerca, Assegnisti e Borsisti.
In funzione degli obiettivi di volta in volta perseguiti possono essere allestiti, eventualmente in combinazione, i seguenti elementi:
- modelli fisici di versante a scala ridotta (con o senza superficie vegetata);
- modelli fisici di diga/argine fluviale a scala ridotta;
- simulatore di pioggia.
I costituenti di base utilizzati per contenere nei vari avvicendamenti un modello fisico a scala ridotta di un versante, di una diga, di un argine, etc …, sono rappresentati da strutture metalliche, talvolta con finestrature in plexiglass impiegate per l’analisi visiva e attraverso immagini dei processi, delle dimensioni in pianta di 152 cm x 122 cm, di altezza circa 80 cm e pendenza che può essere variata fino ad un massimo di 26°.
Quando utilizzato per simulare un versante naturale, il costituente di base è riempito con materiale granulare inerte caratterizzato da specifica tessitura, posto al di sopra di uno strato drenante (di spessore 7 cm) necessario per veicolare rapidamente i volumi di acqua penetrati in profondità. I deflussi superficiale e profondo prodotti dalla presenza di una pioggia artificiale vengono misurati attraverso l’impiego di sistemi a vaschette basculanti connessi ad un sistema digitale per l’acquisizione dei dati. Le analisi dei processi idrologici che si instaurano su tali pendii artificiali sono tipicamente condotte integrando il sistema con apparecchi di misura del contenuto d’acqua nel suolo posti alle profondità desiderate e con dei tensiometri per la misura dei carichi capillari.
Nel laboratorio è disponibile un simulatore di pioggia, costituito da una vasca di alimentazione, una serie di ugelli spruzzatori opportunamente calibrati, un sistema di pompaggio e di regolazione della pressione di spruzzo. Il simulatore di pioggia può produrre piogge artificiali di valori compresi nell’intervallo 4-80 mm/h.
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Le sperimentazioni da condurre su un versante vegetato devono prevedere il preventivo sviluppo della coltura di interesse attraverso l’impiego di speciali lampade che riproducono all’interno del laboratorio una luce avente lo stesso spettro della radiazione solare.
Quando è richiesta la simulazione di processi che avvengono in corrispondenza di dighe in terra o di rilevati arginali, viene effettuata una opportuna sagomatura del materiale granulare inerte in modo da ottenere la configurazione desiderata. Dopo di che, sul lato di “monte” può riprodursi il transito di un’onda di piena o il semplice stazionamento di acqua al livello desiderato. L’adozione di mini-elettrodi in acciaio e di un georesistivometro consente inoltre di ottenere immagini della resistività del suolo, finalizzate alla ricostruzione del flusso che si stabilisce all’interno del rilevato.
La suddetta strumentazione ha consentito di condurre attività di ricerca e attività conto terzi.
Le principali analisi hanno riguardato il processo di infiltrazione di acqua nel suolo, il processo di run-on, il processo di formazione di deflusso superficiale, la stabilità dei rilevati in materiali sciolti (in presenza o in assenza di spinta idrostatica su un paramento). I modelli fisici di cui si dispone consentono di variare tutte le principali condizioni al contorno, come ad esempio l’intensità di pioggia, la pendenza della superficie del suolo, il contenuto d’acqua iniziale del suolo, eventuali livelli idrostatici, la tipologia di vegetazione eventualmente presente.
In quanto segue sono riportate alcune pubblicazioni rappresentative dell’attività svolta nel corso degli ultimi anni.
SELEZIONE DELLE PRINCIPALI PUBBLICAZIONI DEL GRUPPO DI IDROLOGIA CONNESSE CON L’ATTIVITÀ DI LABORATORIO
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