PhD. Geol. G. Bernagozzi

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MODELLAZIONI MODFLOW

SBARRAMENTO AL DEFLUSSO PRODOTTO DA STRUTTURE INTERRATE

Per minimizzare l'impatto ambientale, la realizzazione di linee ferroviarie e autostradali in aree urbane viene spesso eseguita in gallerie artificiali. Per sostenere lo scavo vengono di solito utilizzati dei diaframmi che, essendo impermeabili, possono ostacolare il naturale deflusso della falda. Lo sbarramento al deflusso può determinare un'alterazione dell'assetto piezometrico generale dell'area, con un innalzamento della falda a monte della struttura e un abbassamento a valle.
Su questo tipo di problemi ho condotto studi in Emilia Romagna, Piemonte e Veneto e, mediante il codice di calcolo Modflow usato con interfaccia Groundwater Vistas, ho potuto eseguire modelli previsionali. Spesso ho utilizzato in parallelo anche un approccio analitico. In particolare mi sono basato sul metodo dei Frammenti di Pavlovsky, che ho applicato ai casi reali mediante i software MathCad e SmathStudio.
In generale, per affrontare questi problemi ho seguito questo schema di lavoro.
Basandomi su una serie di dati di livello e di permeabilità raccolti nell'intorno dell'area interessata dall'intervento, ho eseguito una ricostruzione delle caratteristiche dell'acquifero nelle condizioni precedenti la realizzazione dell'intervento.
Prendendo come base i dati del modello idrogeologico ho inizialmente impostato un modello di filtrazione in assenza di barriera e, utilizzando i dati ricavati dai rilievi piezometrici, ho eseguito la calibrazione.
Terminata la fase di calibrazione è stato introdotto nel modello la barriera, così come prevista da progetto, e sono state studiate le alterazioni al deflusso sotterraneo in seguito all'introduzione di questo ostacolo.

ANDAMENTO DELLA FALDA IN ZONE MONTUOSE

La realizzazione di gallerie profonde in zone montuose e di difficile accesso viene spesso realizzata con il supporto di poche indagini. I costi elevati per l'esecuzione di sondaggi profondi in aree impervie tendono a farne ridurre al minimo il numero e di conseguenza aumentano le incertezze nella ricostruzione dei modelli geologici ed idrogeologici. In particolare, mancando dati sulle quote di falda, risulta difficile prevedere il battente idraulico sul cavo e pertanto la valutazione delle pressioni attese sui rivestimenti della galleria risulta incerta.
Nel caso specifico, per diverse gallerie si disponeva unicamente di informazioni in prossimità degli imbocchi mentre erano quasi assenti, o comunque carenti, le informazioni nelle porzioni centrali del tracciato.
Per poter eseguire una interpolazione quanto più possibile fedele dei pochi dati piezometrici disponibili ho realizzato una serie di modellazioni numeriche con Modflow. I modelli di filtrazione sono stati calibrati utilizzando i dati dei piezometri ed agendo principalmente sulla ricarica verticale da pioggia e sulle permeabilità delle formazioni.

SISTEMI DI DRENAGGIO PER L'ABBATTIMENTO TEMPORANEO DELLA FALDA

In aree semidesertiche, quando la falda è prossima al piano campagna, l'acqua che risale per capillarità evapora depositando una crosta di sali che rende difficile qualunque opera di urbanizzazione. In una vasta area, che doveva essere preparata per ospitare complessi industriali, era necessario realizzare preventivamente una rete viaria. In fase di lavoro, per evitare che si depositasse questa crosta salina, era necessario prevedere un sistema temporaneo di abbattimento della falda tramite wellpoint. Per via della logistica di cantierizzazione le linee di wellpoint avevano uno sviluppo considerevole e pertanto, per ridurre al minimo i costi dell'impianto, risultava molto importante ottimizzare la distanza fra le punte aspiranti.
Tramite Modflow ho potuto eseguire una serie di simulazioni per valutare come si deprimeva la falda nelle varie configurazioni di pompaggio.

VARIAZIONE DI VELOCITÀ DEL DEFLUSSO DI FALDA

La realizzazione di strutture sepolte può modificare la velocità di deflusso della falda. Realizzando ad esempio due fondazioni separate da un varco, si genera un incanalamento delle acque attraverso l'apertura, con conseguente aumento della velocità di filtrazione. Il fenomeno, di solito, non genera particolari problemi, a parte un innalzamento della falda a monte dell'ostacolo e un abbassamento a valle.
In un caso specifico veniva però richiesto di quantificare questa variazione di velocità di flusso in quanto un ente di controllo aveva ipotizzato il rischio di innesco di trasporto solido.
Utilizzando una serie di modellazioni Modflow ho potuto studiare questo fenomeno e quantificarlo.

ABBATTIMENTO DELLA FALDA IN FASE DI SCAVO MEDIANTE POMPAGGIO

Lo scavo di un parcheggio interrato comporta la necessità di deprimere la falda al di sotto della quota di fondo scavo per la durata dei lavori. I parcheggi sotterranei vengono quasi sempre realizzati in aree ad elevata densità abitativa e pertanto il drenaggio in corso d'opera deve sempre essere eseguito con la massima cautela, per evitare danni alle strutture già esistenti.
Per poter progettare la migliore configurazione di drenaggio, nel caso specifico è inizialmente stata eseguita una prova di pompaggio di lunga durata protratta per oltre 10 giorni con monitoraggio su 3 punti di controllo. La prova, che è stata preceduta da una prova a gradini anch'essi di lunga durata, ha permesso di studiare a fondo le caratteristiche dell'acquifero e di individuare un limite laterale a bassa permeabilità.
Mediante una modellazione Modflow è stato poi possibile valutare diverse configurazioni di pompaggio ed individuare quelle che permettevano di ottenere l'abbassamento richiesto con il minimo dell'interferenza sulle strutture confinanti.