ALLEGATO
METODI UFFICIALI
DI ANALISI FISICA DEL SUOLO
Metodo 1
DETERMINAZIONE DELLA MASSA VOLUMICA APPARENTE
(METODO DEL CAROTAGGIO)
1. Oggetto e campo di applicazione
Descrizione di un metodo per la determinazione della massa
volumica apparente di un campione di suolo di volume noto. La massa
volumica apparente asciutta del suolo e' definita come la massa del
suolo seccato a 105 gradi C per unita' di volume. La massa volumica
include il volume dei solidi e quello dello spazio poroso. Il metodo
non e' applicabile per i suoli con alta percentuale di scheletro.
2. Principio
Prelievo di carote con cilindri di volume noto. La massa volumica
apparente viene calcolata una volta essiccato il campione in stufa e
pesato.
3. Apparecchiatura
3.1 Carotatori cilindrici in metallo (acciaio) con il bordo
inferiore leggermente affilato, di volume noto (generalmente compreso
fra 100 e 400 cm cubi). Piu' opportuno e' il carotatore con manica
interna: in questo caso il corpo esterno dello strumento porta
all'interno un alloggiamento per una manica di metallo sottile che
raccoglie il campione in modo indisturbato mentre il bordo tagliente
del corpo esterno ha il compito di penetrare.
3.2 Stufa ventilata che possa raggiungere e stabilizzarsi sui 105
gradi C + o - 2 gradi C.
3.3 Essiccatore.
3.4 Bilancia analitica (risoluzione a 1/100 di g).
4. Procedimento
Collezione di campioni di suolo per mezzo di carotatori che
possono essere gestiti sia manualmente, che assistiti da un sistema
idraulico. Il carotatore viene inserito verticalmente nel suolo con
pressione costante e con velocita' non alta in modo da ridurre al
massimo gli effetti degli attriti laterali sul campione. Massima
attenzione deve essere posto nella scelta del momento del
campionamento. Se il suolo appare troppo duro o troppo bagnato e'
bene non eseguire campionamenti in quanto i disturbi portati al
campione possono essere troppo grandi. Nel primo caso possono essere
indotte fratturazioni e nel secondo compattazioni. In genere viene
considerato adeguato un contenuto idrico del suolo tale da permettere
un inserimento manuale del carotatore. Devono essere ridotti al
minimo percussioni con martelli ed altri attrezzi simili: il loro uso
determina per lo piu' deformazioni nel campione (stress laterali,
compattazioni, fratturazioni, ecc.). Una volta inserito, si deve
scavare con un coltello od altro attrezzo adeguato (spatole
smielatrici, vanghette da giardiniere, ecc.) intorno al carotatore
per liberarlo, con il campione di suolo sporgente dalla parte
inferiore, in modo da non indurre deformazioni nel prelievo. Il
campione viene poi ridotto alle dimensioni del cilindro campionatore
con l'uso di coltellini, forbicine per tagliare le radici, con
l'accortezza di non perdere suolo nelle operazioni. Si definisce
cosi' il volume noto del campione. A tale scopo e' bene eseguire cio'
su un foglio di carta o di plastica cosi' da poter recuperare
particelle di competenza del campione. Il campione trasportato in
laboratorio viene posto in stufa a 105 gradi C. Il campione viene
pesato ogni 24 ore dopo averlo fatto raffreddare in essiccatore.
Raggiunta la massa costante questa rappresenta il peso secco del
suolo (P ss)
5. Espressione dei risultati
Il valore della massa volumica apparente (ρa ), essendo il vol-
ume del suolo (Vs ) uguale a quello del carotatore (V car), sara'
data da:
ρa = Pss /Vs [kg m-3 ]
6. Note
Nella scelta delle dimensioni del carotatore e' bene tenere
presenti le condizioni e le caratteristiche del suolo e l'uso che
dovra' essere fatto del campione. E' bene ricordare che sovente
campioni indisturbati vengono utilizzati per la determinazione di
curve di ritenzione. Allo scopo alcuni accorgimenti vengono di
seguito presentati:
- il diametro del campionatore deve essere tale da potere
contenere almeno 5 - 7 unita' strutturali, se la struttura del suolo
e' rappresentata da aggregati grumosi, di qualsiasi grandezza, ovvero
poliedrici subangolari ed angolari fini e medi, ovvero prismatici
fini. In questi casi, campionatori di diametro di circa 7 - 8 cm e di
altezza di 4 cm (volume: 154 e 200 cm cubi rispettivamente) vengono
ritenuti utilizzabili ed i risultati ottenuti considerati
sufficientemente accurati;
- per tipi strutturali poliedrico subangolari, angolari e
prismatici di dimensioni maggiori, il metodo del carotatore appare
inutilizzabile, dovendo raggiungere dimensioni tanto grandi da
risultare ingestibili. In tali casi e' meglio riferirsi al metodo
dello scavo (Metodo 2). Per orizzonti Ap appena lavorati e che non
abbiano sopportato una certa compattazione naturale e' opportuno
utilizzare il metodo dello scavo; la debole strutturazione e l'alta
dinamicita' del sistema consigliano tale metodo piu' che quello del
carotatore che puo' essere usato dopo che siano trascorsi almeno 4 -
5 mesi dalle lavorazioni principali;
- la presenza di radici di diametro maggiore a 1 mm, lignificate
e in quantita' maggiore di 10 in 100 cm quadrati rende l'uso del
carotatore impossibile in quanto il bordo tagliente non puo' tagliare
ma solo strappare le radici, alterando cosi' la geometria strutturale
del campione.
Metodo 2
DETERMINAZIONE DELLA MASSA VOLUMICA APPARENTE
(METODO DELLA ESCAVAZIONE)
1. Oggetto e campo di applicazione
Descrizione di un metodo per la determinazione della massa
volumica apparente di un campione di suolo di volume noto. La massa
volumica apparente asciutta del suolo e' definita come la massa del
suolo seccato a 105 gradi C per unita' di volume. La massa volumica
include il volume dei solidi e quello dello spazio poroso. Il metodo
e' consigliabile per i suoli con alta percentuale di scheletro.
2. Principio
La massa volumica apparente si determina scavando una certa
quantita' di terreno, facendolo essiccare e quindi pesandolo. Il vol-
ume del terreno scavato si determina riempiendo l'escavazione con
sabbia.
3. Apparecchiatura
3.1 Attrezzatura per l'escavazione (pala, zappa, vanga, ecc.).
3.2 Attrezzatura per il campionamento.
3.3 Sacchetti di plastica.
3.4 Sabbia secca con granuli compresi fra 500 e 700 mm.
3.5 Contenitore per la sabbia che porti un imbuto con rubinetto
nella parte inferiore.
3.6 Piastra con un foro centrale di diametro uguale al diametro
di uscita dell'imbuto; la piastra, quadrata, avra' dimensioni tali,
in modo che il lato sia circa il doppio del diametro dell'imbuto;
3.7 Cilindro graduato.
3.8 Stufa ventilata che possa raggiungere e stabilizzarsi sui 105
gradi C +/- 2 gradi C.
3.9 Essiccatore.
3.10 Bilancia analitica (risoluzione a 1/100 di g).
4. Procedimento
Tale metodo e' da preferirsi ogni volta che il metodo del
carotatore non e' significativamente utilizzabile, cioe' quando sia
presente una alta percentuale di scheletro, di radici, quando la
struttura non permetta un adeguato campionamento con il carotatore e
quando siamo in presenza di orizzonti lavorati da poco tempo. Il
metodo consiste nell'escavare una quantita' di suolo, interessando
solo l'orizzonte o la profondita' in questione. La quantita' di suolo
scavata viene pesata e se ne determina il contenuto idrico per mezzo
di sottocampioni. Il volume viene determinato riempiendo lo scavo con
sabbia. Il metodo distribuisce gli errori di misura delle rugosita'
delle pareti dello scavo su un grosso volume di suolo campionato,
riducendone cosi' l'importanza relativa.
Affinche' il metodo possa dare risultati accurati e' importante
che la misura del volume sia la piu' precisa possibile. Siccome si
risale a tale misura da termini di peso e' bene che il metodo sia
dapprima tarato in laboratorio.
A tale scopo si utilizza un cilindro di volume noto che verra'
riempito con la sabbia facendola fluire dal contenitore attraverso
l'imbuto. Il peso della sabbia fluita a riempire il cilindro
calibratore fornira' una densita' di accatastamento della sabbia
(massa volumica apparente della sabbia) cosi' come si accatasta nel
fluire.
In campo si scava una buca delle dimensioni della piastra, per la
profondita' voluta; tutto il suolo escavato viene prelevato; si pone
in posto la piastra con l'apparato pieno di sabbia perfettamente
essiccata a 105 gradi C e conservata in recipiente chiuso e
perfettamente impermeabile; si apre il rubinetto e si lascia fluire
la sabbia; di quando in quando si livella la sabbia nella buca senza
comprimere; quando la sabbia ha raggiunto il livello della piastra
l'operazione e' terminata.
5. Espressione dei risultati
Occorre ora disporre di una serie di valori:
Peso dell'apparato pieno di sabbia (Pa );
Peso dell'apparato con la sabbia residua al termine della prova
(Par ); deve essere fatta attenzione a misurare anche, ed includerlo
in questo, il peso della sabbia che rimane nello spazio compreso tra
il rubinetto dell'apparato e la piastra, al di sopra di questa; e'
bene misurare in laboratorio quest'ultima frazione di peso della
sabbia residua;
Peso della sabbia fluita nella buca scavata (Psf );
Densita' di accatastamento della sabbia ottenuta in laboratori
(ρsab);
Peso del campione di suolo escavato (Ps );
- Contenuto idrico del campione di suolo escavato, ottenuto su
sotto campioni θ;
- dal peso della sabbia fluita nella buca si risale al volume
della buca (Vs ) utilizzando la ρsab ottenuta in sede di taratura:
Vs = Psf /ρsab
- dal contenuto idrico dei sottocampioni di suolo si risale al
peso secco di tutto il campione escavato:
Pss = Ps /(1 + θ)
Ottenuti i valori di volume della buca e di peso del campione
escavato si ottiene facilmente la massa volumica apparente del suolo
in esame.
ρa = Pss /Vs [kg m-3 ]
6. Note
Massima attenzione deve essere posta nel accatastare la sabbia
durante le operazioni di campo cosi' come durante le operazioni di
taratura di laboratorio.
Metodo 3
DETERMINAZIONE DEL CONTENUTO D'ACQUA
1. Oggetto e campo di applicazione
Descrizione di un metodo per la determinazione del contenuto
d'acqua del suolo (Metodo gravimetrico). Il contenuto d'acqua viene
generalmente definito come rapporto tra la massa dell'acqua presente
nel suolo e la massa del suolo secco o attraverso il volume d'acqua
presente nell'unita' di volume di suolo. In entrambi i casi la
precisione delle determinazioni e' legata ad una sicura
individuazione delle condizioni di "suolo secco". Il metodo e'
applicabile a tutti i tipi di suoli.
2. Principio
Il metodo si basa sulla misura delle riduzioni di peso di un
campione di suolo posto in stufa ad una prefissata temperatura (105
gradi C) e per un tempo stabilito.
3. Apparecchiatura
3.1 Trivelle od altre attrezzature che consentano il prelievo di
campioni di suolo alla profondita' richiesta.
3.2 Contenitori a chiusura ermetica.
3.3 Stufa con temperatura controllata e possibilmente con
ventilazione forzata.
3.4 Essiccatore.
3.5 Bilancia per pesare i campioni.
4. Procedimento
Dopo il prelievo il campione di suolo viene pesato immediatamente
o riposto in un contenitore a chiusura ermetica in modo da rendere
trascurabile l'evaporazione dell'acqua prima della determinazione del
suo peso. Successivamente, dopo avere rimosso l'eventuale coperchio,
il campione viene posto in una stufa alla temperatura di 105 gradi C
ed essiccato. Il tempo di permanenza in stufa del campione deve
essere tale da garantire che si siano raggiunte condizioni di peso
stabile e dipende dal tipo, dall'efficienza e dal carico della stufa,
dalla grandezza del campione e dalla natura del suolo. In genere e'
sufficiente un tempo di permanenza in stufa di 12 ore nel caso di
ventilazione forzata e di 24 ore per stufe a convezione. Si puo'
ritenere che si sia raggiunta una costanza del peso quando tra due
misure effettuate ad un intervallo di tempo di 1 ora non si
riscontrino variazioni superiori allo 0,1 % del peso iniziale del
campione. Una volta estratto il campione dalla stufa questo viene
riposto in un essiccatore in presenza di un disseccante attivo e
fatto raffreddare, successivamente il campione viene pesato e viene
determinata la tara del contenitore.
5. Espressione dei risultati
Terminata la suddetta procedura si puo' determinare il contenuto
d'acqua per unita' di massa secca del suolo TETA m attraverso la
relazione:
peso del campione umido - peso del carnpione secco
θm =---------------------------------------------------------
peso del campione secco
Per esprimere il contenuto d'acqua su basi volumetriche (TETA) e'
necessario conoscere anche la massa volumica apparente del suolo e si
utilizza la relazione:
θ = θm ρa / ρw
in cui con RO a si e' indicato l'appropriato valore della massa
volumica apparente del suolo e con RO w la densita' dell'acqua.
A causa della variabilita' spaziale delle caratteristiche del
suolo, per non introdurre errori, e' necessario che la misura di
densita' apparente sia effettuata sullo stesso campione utilizzato
per la determinazione gravimetrica TETA m effettuando i prelievi con
un campionatore di volume noto e con tecniche che rendano
trascurabili le campattazioni del suolo.
6. Note
In genere si consiglia di operare su campioni di 100 : 200 g; in
presenza di scheletro si raccomanda di utilizzare campioni di
maggiore dimensione in modo che risultino sufficientemente
rappresentativi.
Nel caso di suoli con elevata pietrosita' la determinazione del
contenuto d'acqua in volume risulta piu' complessa e bisogna
determinare non solo il peso ed il contenuto d'acqua della frazione
fine ma anche quello relativo alla parte grossolana. In questi casi
non e' possibile utilizzare campionatori ma viene impiegato il metodo
dello scavo per valutare il volume del campione. Quando si possa
trascurare l'acqua nelle pietre Gardner (1986) suggerisce di
utilizzare la seguente relazione per valutare il contenuto d'acqua in
volume TETA:
θmf ρa / ρw
θ =------------------
1+Mg /Mf
in cui TETA mf e' il contenuto d'acqua in peso della frazione
fine, RO a e RO w sono rispettivamente la massa volumica apparente di
tutto il campione (compreso le pietre) e la densita' dell'acqua e M g
ed M f sono le masse della parte grossolana e di quella fine dopo
l'essiccazione. Per la reperibilita' delle apparecchiature richieste,
per la facilita' di esecuzione delle misure e per l'estrema
semplicita' dei calcoli, questo metodo e' largamente utilizzato. Se
eseguito con cura puo' raggiungere elevate precisioni ed e' spesso
impiegato quale metodo di riferimento per la calibrazione dei metodi
indiretti.
7. Riferimenti Bibliografici
GARDNER W.H., 1986 - Water content. In: Methods of soil analysis,
part 1; second edition (Klute, A., ed.). Am. Soc. Agron., Madison,
WI, pp., 493-544.
Metodo 4
DETERMINAZIONE DELLA RITENZIONE IDRICA
(METODO DELLA CASSETTA TENSIOMETRICA)
1. Oggetto e campo di applicazione
Descrizione di un metodo per determinare la curva di ritenzione a
basse tensioni di un suolo. Si definisce come ritenzione idrica di un
suolo la caratteristica fisica descritta dalla relazione tra il
contenuto idrico e il suo stato energetico (potenziale di matrice);
tale relazione puo' essere espressa da una funzione rappresentata da
una curva, da cui la dizione "curva di ritenzione".
Il potenziale puo' essere espresso in termini di volume, di massa
o di peso; se ne riportano le unita' di misura:
Φ v = ρ (Pa)
Φ m = p/p (J kg-1 )
Φ p = p/g (J kgf-1 m)
I simboli significano:
Φ: potenziale di matrice, con il pedice indicante i termini in
cui viene espresso;
p: suzione agente sul liquido, quindi pressione negativa;
RO: massa volumica reale dell'acqua;
g. accelerazione di gravita'.
Il potenziale dell'acqua viene generalmente espresso in kPa; e'
di segno negativo in quanto assume valori negativi rispetto a quello
dell'acqua pura presa come sistema di riferimento (il segno - indica
che per estrarre quest'acqua occorre spendere energia).
Si presentano in Tavola 1 le piu' frequenti espressioni del
potenziale di matrice in termini di pF (colonna 1), volumetrico
(colonna 2) e di peso (colonna 3): si ricorda che il valore di pF e'
il log 10 del potenziale espresso in termini di peso (cm); tale
espressione non e' piu' utilizzata nelle relazioni scientifiche, ma
appare utile presentarla dato che molte ditte fornitrici di
apparecchiature scientifiche la usano nei cataloghi e nella
documentazione allegata agli strumenti.
La ritenzione idrica e' dipendente dalla tessitura o
distribuzione dimensionale delle particelle del suolo, dalla
struttura o disposizione spaziale delle particelle, dal contenuto in
sostanza organica e dalla composizione della soluzione del suolo. La
sostanza organica influenza la curva di ritenzione idrica sia per la
sua natura idrofila sia per l'influenza che essa ha sulla struttura e
soprattutto sulla sua stabilita'.
Tavola 1 - Espressioni del Potenziale di matrice
pF | kPa | cm (H2O)
| |
1 | 1 | 10
1,78 | 6 | 60
2 | 10 | 100
2,3 | 20 | 200
2,5 | 33,3 | 333
2,7 | 50 | 500
3 | 100 | 1000
3,5 | 300 | 3000
4,2 | 1500 | 15000
| |
La conoscenza delle relazioni tra potenziale di matrice e
relativo contenuto idrico e' necessaria per: la definizione delle
proprieta' idrauliche del suolo; la valutazione della quantita' di
acqua disponibile per la vegetazione (calcolo della quantita' irrigua
e turnazione; progettazione di sistemi di drenaggio); la valutazione
del rischio di inquinamento od asportazione dal suolo di composti
chimici; la valutazione di qualita' fisiche del suolo quali la
lavorabilita', la percorribilita', la erodibilita', la radicabilita',
ecc.
2. Principio
Il principio fondamentale su cui tutti i metodi si basano e' la
misura del potenziale dell'acqua e del relativo contenuto idrico. I
valori della ritenzione idrica variano a seconda che questa venga
misurata durante il processo di prosciugamento o di inumidimento; il
processo e' quindi isteretico. La funzione di inumidimento presenta,
a parita' di livello energetico (potenziale) contenuti idrici
inferiori a quelli presentati dalla funzione di prosciugamento.
In questa sede viene considerata solo la funzione di
prosciugamento in quanto di piu' frequente interesse pratico.
Il principio fisico su cui si basa la cassetta tensiometrica e'
dato dal fatto che in un sistema trifase si determina un equilibrio
tra le forze agenti sull'unita' di massa idrica. Nelle operazioni di
laboratorio, la pressione esterna imposta e' negativa (tensione). Il
processo analitico prevede l'imposizione di una tensione esterna su
un campione di suolo indisturbato, previamente inumidito a
saturazione, fine a che non si sia verificata una situazione di
equilibrio; a questo punto si determina il contenuto idrico che
presenta un potenziale di matrice uguale alla tensione imposta.
3. Apparecchiatura
1 Cassetta tensiometrica (Fig. 1): e' costituita da una cassetta
metallica, di dimensioni consigliate di 40 (profondita') x 75
(larghezza) x 35 (altezza) cm, che presenta un foro di circa 2 cm di
diametro sul fondo. La cassetta e' sorretta da un telaio al quale e'
attaccata un'asta lunga 1 m, graduata in cm e mm. All'interno la
cassetta ha un sistema drenante, formato da tubi (di 1 cm di
diametro) forati (diametro dei fori circa 1,5 mm, distanziati di 1
cm), che esce dalla cassetta attraverso il foro sul fondo. Il sistema
drenante e' ricoperto da un tessuto di nylon a maglia di circa 50
micron che impedisce alla sabbia di essere risucchiata nei dreni. Il
tubo di uscita e' collegato ad un sistema di livello (bottiglia di
Mariotte) che scorre sull'asta graduata. Il sistema di livello
scarica l'acqua eccedente in una buretta graduata di raccolta.
La cassetta viene riempita da sabbia fine e limo grosso
(dimensioni tra 100 e 20 microns, mineralogicamente non carbonati)
fino a ricoprire il sistema drenante per almeno 3 cm. La sabbia ed il
limo grosso devono essere previamente lavati e trattati con acqua
ossigenata per eliminare le particelle argillose e la sostanza
organica che nel tempo potrebbe subire trasformazioni in un ambiente
riducente.
Il riempimento viene fatto in sospensione leggermente agitata,
aspirando contemporaneamente l'aria intrappolata sia nei dreni che
sulle particelle.
Il sistema di misura del livello deve presentare lo zero al di
sopra del livello della sabbia in corrispondenza alla meta'
dell'altezza del campione. Esiste la possibilita' di configurare una
cassetta tensiometrica che possa raggiungere tensioni fino a -50 kPa.
Tali strumenti presentano in superficie uno strato di caolino dello
spessore di circa 5 mm: cio' conferisce una porosita'
dimensionalmente inferiore a quella data dalla sola sabbia ed un
valore di entrata dell'aria superiore a 60 kPa. Il valore di entrata
dell'aria e' la massima pressione che i menischi idrici nei pori
possono sopportare prima di lasciare passare l'aria. La tensione
viene imposta con l'ausilio di una pompa a vuoto collegata al dreno
della cassetta; la depressione impostata e' controllata da un preciso
sistema di regolazione.
3.2 Stufa termostatata in grado di mantenere una temperatura di
105 + o - 2 gradi C.
3.3 Pesafiltri.
3.4 Bilancia analitica con risoluzione minima di 1 mg.
3.5 Carta da filtro.
3.6 Spatola a lama larga.
4. Procedimento
La cassetta tensiometrica puo' essere usata per la determinazione
della ritenzione idrica a basse tensioni. Nella configurazione a sola
sabbia possono essere imposte tensioni fino a -10 kPa (h = 1 m),
mentre nella configurazione sabbia+caolino possono essere raggiunte
tensioni fino a -50 kPa (h = 5 m).
4.1 I campioni vengono rastremati con un coltellino sulla base e
sul tetto in modo da ottenere un volume noto, uguale a quello del
cilindro contenitore. Alla base puo' essere posta una cuffietta di
tessuto di nylon, previamente pesata, a maglia di 30 micron, in modo
da non perdere suolo nel movimento del campione. Il campione viene
portato a saturazione per imbibizione dal basso nella cassetta
tensiometrica e viene pesato. Si pone lo zero dell'asta misuratrice a
meta' dell'altezza del campione: sara' questo il livello equivalente
alla tensione nulla (saturazione). Le tensioni sono imposte facendo
scorrere il sistema di livello lungo l'asta misuratrice, in modo che
lo sfioratore corrisponda con il dislivello prescelto. In genere sono
imposte tensioni di -1, -2, -5, -8 e -10 kPa (rispettivamente 10, 20,
50, 80 e 100 cm).
4.2 Per ogni tensione imposta si attende il raggiungimento
dell'equilibrio, sempre controllando la buretta di raccolta. Si pesa
il campione, non senza aver prima pulita attentamente la cuffietta
alla base. Si ottengono in questo modo i pesi umidi lordi. Dopo la
pesata si ripone il campione sulla cassetta e si impone la tensione
superiore, raggiungendola con piccoli incrementi.
Raggiunta la massima tensione, il campione puo' essere portato
sulla cassetta a sabbia + caolino od essere immesso nella cella a
pressione e possono essere determinati gli altri punti della curva di
ritenzione. Se cio' non fosse necessario, il campione viene fatto
asciugare in stufa seguendo la procedura descritta ai punti 4.3 e
4.4.
Se viene usata la cassetta a sabbia + caolino, le depressioni
imposte col vacuometro sono in genere -20, -33 e -50 kPa
(corrispondenti a -200, -333 e -500 cm). Il trattamento dei campioni
ed il controllo del raggiunto equilibrio viene effettuato come per la
cassetta a sabbia.
3 Raggiunto l'equilibrio alla massima tensione scelta, il
campione viene pesato e, quindi, fatto asciugare in stufa a 105 gradi
C.
4.4 Trovato il peso secco lordo si risale a quello secco netto
eliminano le tare note (peso del cilindro e della cuffietta);
similmente si risale ai pesi umidi netti dai relativi pesi lordi.
5. Espressione dei risultati
Si calcolano quindi i vari contenuti idrici, in percentuale di
peso secco, con la seguente operazione
Pnu - Pna
θ (Φ)----------------- x 100
Pna
dove Pnu e' il peso netto umido; Pna e' il peso netto asciutto a
105 gradi C; θ (Φ) e' il contenuto idrico corrispondente al
potenziale Φ.
6. Note
Per un corretto uso della cassetta tensiometrica, molta
attenzione deve essere posta a che il sistema drenante, fino al
sistema di livello, sia mantenuto privo di bolle d'aria che
potrebbero interrompere il contatto idraulico e quindi impedire il
richiamo imposto dal dislivello. Nelle cassette tensiometriche si
deve impedire la formazione di muffe e mucillaggini: a questo scopo
e' bene smontare la cassetta e lavare la sabbia e sterilizzarla in
forno, con antifungini (per esempio: dicloropentafenolo a bassa
concentrazione, operando con la massima attenzione perche' tali
composti sono pericolosi per l'uomo_), ovvero con una soluzione di
acido borico.
Parte di provvedimento in formato grafico
Metodo 5
DETERMINAZIONE DELLA RITENZIONE IDRICA
(METODO DELL'APPARATO A PRESSIONE - PIASTRE DI RICHARDS)
1. Oggetto e campo di applicazione
Descrizione di un metodo per determinare la curva di ritenzione
idrica ad alte tensioni di un suolo. Per ulteriori informazioni
inerenti il campo di applicazione vedere il paragrafo 1 del Metodo 4.
2. Principio
Il principio fondamentale su cui tutti i metodi si basano e' la
misura del potenziale dell'acqua e del relativo contenuto idrico. I
valori della ritenzione idrica variano a seconda che questa venga
misurata durante il processo di prosciugamento o di inumidimento; il
processo e' quindi isteretico. La funzione di inumidimento presenta,
a parita' di livello energetico (potenziale) contenuti idrici
inferiori a quelli presentati dalla funzione di prosciugamento.
In questa sede viene considerata solo la funzione di
prosciugamento in quanto di piu' frequente interesse pratico.
Il principio fisico su cui si basa l'apparato a pressione e' dato
dal fatto che in un sistema trifase si determina un equilibrio tra le
forze agenti sull'unita' di massa idrica. Nelle operazioni di
laboratorio, la pressione esterna imposta e' positiva. Il processo
analitico prevede l'imposizione di una pressione esterna su un
campione di suolo indisturbato, previamente inumidito a saturazione,
fine a che non si sia verificata una situazione di equilibrio; a
questo punto si determina il contenuto idrico che presenta un
potenziale di matrice uguale alla pressione imposta, cambiato il
segno.
3. Apparecchiatura
3.1 Apparato (o cella) a pressione (apparato di Richards): questa
strumentazione e' costituita da una camera a pressione, da una
membrana permeabile, da un sistema di regolazione della pressione, da
una sorgente di aria compressa, da un sistema di controllo del flusso
idrico che esce dalla camera a pressione. La membrana puo' essere
sostituita da piatti di ceramica porosa.
La sorgente di aria compressa puo' essere o un compressore od un
sistema di bombole con gas inerte sotto pressione. Si usa il gas
quando si vogliano fare determinazioni chimiche sul liquido
effluente. In ogni caso la sorgente deve avere una capacita'
sufficiente a soddisfare le richieste dell'apparato e deve poter
fornire pressioni superiori a 1600 kPa.
Il sistema di regolazione della pressione deve essere tale da
poter controllare almeno due camere, di cui una per basse ed una per
alte pressioni: si possono cosi' condurre piu' prove nello stesso
tempo, riducendo i costi di analisi. Per un sistema di questo tipo
occorre un regolatore di pressione generale, con un adeguato
manometro, agente nel campo da 0 a 1800 kPa. Con questo regolatore si
controlla la pressione di uscita dal sistema fornitore aria
compressa. A valle di questo si pone un regolatore che serve la cam-
era per alte pressioni. Il sistema di regolazione prevede quindi un
regolatore riduttore (agente da 0 a 300 kPa) posto tra il precedente
ed uno ad alta precisione che permette la regolazione di piccole
pressioni (tra 0 ed 100 kPa.): con quest'ultimo si gestisce la camera
per le basse pressioni. Ogni regolatore deve essere accoppiato a
manometri di alta precisione e sensibilita'. Per la misura delle
basse pressioni puo' essere usato un manometro a mercurio.
Esistono vari tipi di camere a pressione: celle fornite di un
piatto poroso e celle con membrana di acetato di cellulosa. Le prime
vengono usate per pressioni fino ad 100 kPa; le seconde fino a 1600
kPa. La Fig. 1 rappresenta uno schema dell'apparato per le alte
pressioni.
Il sistema di controllo dell'effluente e' costituito da una
buretta con calibrazione a 1 mm cubo collegata con un tubicino di ny-
lon al foro di uscita dalla camera. Nella buretta si raccoglie il
liquido effluente la cui evaporazione viene impedita da un velo di
olio enologico.
Si ricordano quali sistemi devono essere usati nelle
determinazioni, a seconda delle pressioni imposte:
pressione inferiore a 20 kPa (200 cm):
- camera di pressione resistente almeno fino a 100 kPa;
- membrana costituita da un foglio di acetato di cellulosa con
grado di porosita' da 200 a 450 appoggiato su uno o due strati di
fibra di vetro per facilitare i movimenti laterali dell'acqua verso
le connessioni esterne; in alternativa piatto poroso di ceramica con
valore di entrata dell'aria maggiore a 100 kPa;
- sistema di regolatori della pressione da 0 a 50 kPa, con
adeguati manometri;
pressione compresa tra 20 e 100 kPa (200 e 1000 cm):
- camera a pressione resistente almeno fino a 200 kPa;
- piatto di ceramica porosa con valore di entrata dell'aria
superiore a 200 kPa, supportato con un foglio di gomma per consentire
i movimenti laterali dell'acqua verso le connessioni esterne;
- sistema di regolatori di pressione con manometri con fondo
scala fino a 200 kPa;
pressione compresa tra 100 e 1500 kPa (1000 e 1500 cm):
camera a pressione resistente fino a 20000 kPa;
piatto di ceramica porosa con valore di entrata dell'aria
superiore a 15000 kPa o membrana di acetato di cellulosa con similare
valore di entrata dell'aria;
sistema di regolatori di pressione con manometri con fondo scala
fino a 20000 kPa.
Il valore di entrata dell'aria e' la massima pressione che i
menischi idrici nei pori possono sopportare prima di lasciare passare
l'aria. In ultima analisi dipende dal maggior raggio presentato dai
pori.
3.2 Stufa termostatata in grado di mantenere una temperatura di
105 + o - 2 gradi C.
3.3 Pesafiltri.
3.4 Bilancia analitica con risoluzione minima di 1 mg.
3.5 Carta da filtro.
3.6 Spatola a lama larga.
4. Procedimento
Si usano campioni indisturbati di suolo, prelevati con cilindri
metallici (acciaio), previamente pesati e numerati, di diametro tra 6
e 10 cm ed altezza da 3 a 4 cm. I volumi variano quindi tra 85 e 315
cm cubi. Si sconsigliano campioni di dimensioni inferiori o troppo
superiori perche' i primi appaiono poco rappresentativi delle unita'
strutturali che li compongono; quelli superiori possono rendere le
misure troppo lunghe: la durata delle misure puo' essere stimata in
un numero di giorni uguale al valore del quadrato dell'altezza del
campione, espressa in cm.
Si seguono le seguenti operazioni.
4.1 I campioni vengono rastremati con un coltellino sulla base e
sul tetto in modo da ottenere un volume noto, uguale a quello del
cilindro contenitore. Alla base puo' essere posta una cuffietta di
tessuto di nylon, previamente pesata, a maglia di 30 micron, in modo
da non perdere suolo nel movimento del campione.
4.2 Il piatto poroso o la membrana di cellulosa sono portati a
saturazione; su di essi si versa un passante limoso a 53 micron per
un'altezza di circa 1/2 mm: tale artificio manterra' il contatto
idraulico tra campione e piatto o membrana, senza aumentare
l'impedenza al flusso.
4.3 Il campione viene portato a saturazione per imbibizione dal
basso sopra il piatto poroso e viene pesato. Per la saturazione del
campione e' consigliabile utilizzare una soluzione di CaSO4 0,005 M,
in quanto l'acqua potrebbe causare la dispersione delle argille,
specialmente se queste sono rigonfiabili o sodiche. La prova si
ripete fino a quando il peso non rimane pressoche' costante. Nel
trattamento si deve asciugare la superficie esterna del cilindro
contenitore e la cuffietta alla base deve essere pulita attentamente
dalle particelle di limo che possono esservi attaccate.
4.4 Una volta raggiunta la saturazione si iniziano le misure
applicando via via pressioni maggiori. Per ogni pressione si deve
raggiungere l'equilibrio nel campione, cosa che viene rilevata dalla
costanza di lettura dell'efflusso raccolto nella buretta graduata. Ad
equilibrio raggiunto si scarica la pressione, si apre la cella e si
pesa il campione, non senza aver prima pulita attentamente la
cuffietta alla base. Si ottengono in questo modo i pesi umidi lordi.
Dopo la pesata si ripone il campione nella cella, avendo bagnato con
alcune gocce d'acqua lo straterello di limo in modo da ristabilire il
contatto idraulico tra piatto poroso e campione. Chiusa la cella si
impone la pressione superiore, raggiungendola con piccoli incrementi.
Una rapida imposizione della pressione superiore puo' recare danni
alla membrana di cellulosa, imponendo una sua sostituzione.
Si consiglia di applicare le seguenti pressioni: 5, 10, 33, 50,
100, 200, 500, 1000 e 1500 kPa. In questo modo e' possibile ottenere
una accurata curva di ritenzione in tempi ragionevolmente brevi.
4.5 Raggiunto l'equilibrio alla massima pressione scelta, il
campione viene pesato e, quindi, fatto asciugare in stufa a 105 gradi
C.
4.6 Trovato il peso secco lordo si risale a quello secco netto
eliminano le tare note (peso del cilindro e della cuffietta);
similmente si risale ai pesi umidi netti dai relativi pesi lordi.
5. Espressione dei risultati
Si calcolano quindi i vari contenuti idrici, in percentuale di
peso secco, con la seguente operazione
Pnu - Pna
θ (Φ)-----------------x 100
Pna
dove Pnu e' il peso netto umido; Pna e' il peso netto asciutto a
105 gradi C; θ (Φ) e' il contenuto idrico corrispondente al
potenziale Φ.
6. Note
Gli apparati descritti dovrebbero essere sistemati in un ambiente
termostatizzato, tenuto a temperatura intorno a 20 gradi C. Tale
ambiente impedisce che variazioni di temperatura durante le misure
causino variazioni di densita' e tensione superficiale dell'acqua,
falsando in questo modo le misure. Per la determinazione delle
ritenzioni a basse tensioni e' preferibile utilizzare le cassette
tensiometriche (Metodo 4). La tensione imposta non varia al variare
della pressione atmosferica, cosa che invece influisce sulle misure
agli stessi potenziali, effettuate nelle celle a pressione. Per
queste la pressione di riferimento e' quella atmosferica. Le
variazioni barometriche influiscono notevolmente, soprattutto se
rapide e frequenti nel tempo, rendendo impossibile una sicura
definizione del punto d'equilibrio. Cio' puo' essere trascurato una
volta che si determinino ritenzioni a potenziali inferiori a -10 kPa.
Parte di provvedimento in formato grafico
Metodo 6
DETERMINAZIONE DELLA CONDUCIBILITA' IDRAULICA DEL SUOLO SATURO
(METODO A PRESSIONE COSTANTE)
1. Oggetto e campo di applicazione
Descrizione di un metodo per determinare la conducibilita'
idraulica di un campione di suolo saturo. Condizione per
l'applicabilita' di questo metodo e' che il flusso d'acqua attraverso
un mezzo poroso quale il suolo sia di tipo laminare e
unidimensionale. La conducibilita' idraulica di un materiale poroso
generalmente diminuisce con l'aumento dell'aria nei pori del
materiale per cui questo metodo si applica al suolo saturo non
contenente virtualmente aria. La permeazione del suolo saturo viene
fatta con acqua, ma possono essere usati altri liquidi adottando pro-
cedure simili a quella di seguito descritta che contempla appunto
l'uso dell'acqua.
2. Principio
Il metodo si basa sull'applicazione della equazione di Darcy ad
una colonna a sezione costante di terreno saturo. Una differenza di
pressione costante creata e mantenuta sulla colonna di terreno genera
un flusso stazionario di acqua che viene misurato. I campioni di
suolo indisturbati, saturati per capillarita' mediante letto di
sabbia, vengono posti in mezzo a due particolari imbuti in modo che
il flusso dell'acqua avvenga dal basso. Mediante la determinazione
della quantita' di acqua che fuoriesce dall'imbuto superiore per
unita' di tempo attraverso la superficie del campione e' possibile
calcolare la conducibilita' idraulica in terreno saturo.
3. Apparecchiatura
3.1 Campionatori cilindrici in metallo.
3.2 Permeametro a carico costante.
4. Procedimento
4.1 Campionamento - Le misure di conducibilita' idraulica in
laboratorio vanno eseguile su campioni di terreno contenuti in
cilindri di dimensioni note. Il campione puo' essere di terreno
naturale (campione indisturbato) oppure di terreno rimaneggiato. Nel
caso si vogliano valori di conducibilita' idraulica rappresentativi
del terreno in situ, i campioni devono essere prelevati indisturbati
ed in numero appropriato. Per la metodica di prelievo si richiamano
alcune norme basilari. Vanno usati anelli cilindrici indeformabili, a
pareti comunque sottili, con la circonferenza basale tagliente. I
cilindri piu' usati sono gli anelli di Kopecky (in acciaio, 50 mm di
diametro, 51 mm di altezza, spessore della parete 1,5 mm; altre
misure comunemente usate sono 57 mm di diametro e 95 mm di altezza).
Essi vengono premuti nel terreno evitando il costipamento. Se il
terreno e' secco ed offre molta resistenza, si puo' usare un martello
di gomma ed una tavoletta di legno, interposta tra esso e il
cilindretto. Per campionamenti verticali a profondita' diverse
occorre prima scavare una buca fino alla profondita' di inizio
campionamento, indi si posizionera' l'anello su questa superficie e
si prelevera' il campione. Talvolta il prelievo puo' essere fatto
sulle pareti verticali della buca, per ottenere una conducibilita'
orizzontale del terreno. In entrambi i casi, quando il bordo
superiore dell'anello risulta a livello della superficie della quale
si vuole prelevare il campione, con una zappa si preleva una zolla
contenente l'anello, e piu' spessa di esso, avendo cura di non
disturbare il campione. Si rimuove delicatamente il terreno in
eccesso attorno all'anello e si taglia la parte basale. Se il
campionamento avviene al di sotto del livello di falda si deve usare
un apposito attrezzo campionatore in un foro precedentemente
preparato con una trivella.
4.2 L'apparecchiatura di misura schematizzata in Fig. 1 consiste
essenzialmente di un sifone che fornisce l'acqua al di sopra della
superficie superiore dei campioni. Viene stabilito un livello di
troppo pieno all'altezza necessaria per mantenere il valore di
pressione vuoto sul campione, oltre al quale l'acqua fornita dal
sifone viene raccolta in un recipiente, e da qui riciclata nel
sifone. I campioni da misurare poggiano su di una griglia. Ciascun
campione e' corredato da una buretta per la misura del volume di
acqua passata attraverso di esso in un intervallo di tempo t. Coprire
la parte basale del campione con un tessuto a maglie fitte, in modo
da trattenere il terreno contenuto nel cilindro ma da non avere una
conducibilita' idraulica inferiore a quella del terreno e da
costituire una interferenza alla misura (una calza di nylon puo'
andare bene). Posizionare in un vassoio a bordi alti i campioni,
poggiando sul fondo la base coperta, mettere acqua lentamente fino
poco al di sotto del bordo superiore del campione. Lasciare i
campioni a saturare per almeno dodici ore, o fino a che si veda la
superficie superiore bagnata. Su questa appoggiare un disco di carta
da filtro. Al di sopra di ogni cilindro contenente il campione
sigillare con nastro adesivo impermeabile un altro anello cilindrico
e su questo versare acqua lentamente fino a raggiungere un livello di
circa i due terzi dell'altezza. Aiutandosi con una spatola trasferire
il campione sulla griglia ed applicare il sifone per mantenere
costante la colonna di acqua sul campione. Iniziare la misura del
volume di acqua passata al di sotto del campione dopo che si e'
stabilizzato il tutto, e per un tempo t sufficiente ad avere una
quantita' di liquido apprezzabile. Quando si e' eseguita questa
misura, si possono muovere i campioni, togliere l'acqua in eccesso,
togliere l'anello al di sopra di ciascun campione pesarlo e
determinare, con il metodo termo-gravimetrico, il contenuto d'acqua
e, successivamente, la massa volumica apparente.
5. Espressione dei risultati
La conducibilita' idraulica (Ks) e' data da:
Ks (cm/s) = VL/At(H2 -H1 )
dove V (cm cubi) e' il volume di acqua passata nell'intervallo di
tempo t (s) attraverso la sezione di area A (cm quadrati) quando la
differenza di pressione applicata tra le due basi dell'anello di
lunghezza L (cm) e' (H2 - H1) (cm).
6. Note
Problemi con questo metodo possono essere le bolle d'aria che si
formano nell'acqua anche se essa era disaerata all'inizio. La
presenza di gas disciolti nell'acqua di rubinetto, altre variazioni
dovute all'attivita' microbica o alla presenza di Na e la presenza di
vie preferenziali quali canalicoli prodotti dalla fauna terricola o
dalle radici possono produrre variazioni e alterazioni di Ks. A meno
che vi siano obbligati motivi per scegliere altre soluzioni, il
fluido piu' idoneo consigliabile potrebbe essere una soluzione
deareata 0,005 M di CaSO4 saturata con timol. Il metodo del carico
costane non e' molto preciso per misurare basse conducibilita'
idrauliche. Per Ks < 10 (elev.) -5 cm/s e' piu' consigliabile il
metodo a perdita di carico (Metodo 7).
Parte di provvedimento in formato grafico
Metodo 7
DETERMINAZIONE DELLA CONDUCIBILITA' IDRAULICA DEL SUOLO SATURO
(METODO DELLA PERDITA DI CARICO)
1. Oggetto e campo di applicazione
Descrizione di un metodo per determinare la conducibilita'
idraulica di un campione di suolo saturo. Condizione per
l'applicabilita' di questo metodo e' che il flusso d'acqua attraverso
un mezzo poroso quale il suolo sia di tipo laminare e
unidimensionale. La conducibilita' idraulica di un materiale poroso
generalmente diminuisce con l'aumento dell'aria nei pori del
materiale per cui questo metodo si applica al suolo saturo non
contenente virtualmente aria. La permeazione del suolo saturo viene
fatta con acqua, ma possono essere usati altri liquidi adottando pro-
cedure simili a quella di seguito descritta che contempla appunto
l'uso dell'acqua.
2. Principio
Il metodo si basa sull'applicazione della equazione di Darcy ad
una colonna a sezione costante di terreno saturo. Una differenza di
pressione costante creata e mantenuta sulla colonna di terreno genera
un flusso stazionario di acqua che viene misurato. I campioni di
suolo indisturbati, saturati per capillarita' mediante letto di
sabbia, vengono posti in mezzo a due particolari imbuti in modo che
il flusso dell'acqua avvenga dal basso. Mediante la determinazione
della quantita' di acqua che fuoriesce dall'imbuto superiore per
unita' di tempo attraverso la superficie del campione e' possibile
calcolare la conducibilita' idraulica in terreno saturo.
3. Apparecchiatura
3.1 Campionatori cilindrici in metallo.
3.2 Permeametro a carico variabile.
4. Procedimento
4.1 Campionamento - Seguire la stessa procedura descritta nel
Metodo 5.
4.2 L'apparecchiatura di misura puo' essere di diverse tipologie.
Ad esempio, in Fig. 1 e' riportato lo schema di una semplice
attrezzatura. In essa il campione di terreno viene posto tra due
piastre porose (a conducibilita' idraulica piu' elevata di quella
presunta del terreno). La piastra inferiore collega il campione ad
una buretta, che consente di fornire acqua, e nella quale si puo'
misurare la pressione (o carico) applicata. Il diametro della buretta
deve essere scelto in modo che i tempi di misura di variazione di
pressione non siano troppo lunghi: un tempo ottimale e' nell'ordine
delle decine di minuti. La piastra superiore permette di eliminare
l'acqua in eccesso. Una bottiglia di Mariotte fornisce acqua al
sistema attraverso una valvola a tre vie. Il procedimento di misura
consiste nel coprire la sezione basale del cilindretto contenente il
campione di terreno con una garza trattenuta da un elastico, nel fare
saturare il campione in acqua come indicato nello schema. Quando
l'acqua al di sopra del campione raggiunge l'equilibrio, l'acqua
viene tolta dalla superficie del campione, cio' causa una differenza
di pressione e quindi un flusso verso l'alto attraverso il campione.
Si riduce pertanto il carico iniziale ed anche il flusso. La misura
della velocita della perdita di carico H1-H2 portano alla stima della
conducibilita' idraulica. Importante per tale metodo e' la scelta del
diametro dell'indicatore di livello graduato che deve essere fatto in
relazione al presunto valore della conducibilita' idraulica.
Nella pratica si sceglie tale valore variabile tra 0,2 e 2 cm. Questo
metodo, come quello del carico costante, consente, alla fine della
misura della conducibilita' idraulica, di ottenere anche il valore
del contenuto idrico e della massa volumica apparente.
5. Espressione dei risultati
La variazione nel tempo (t) di volume d'acqua (V) che passa
attraverso un campione sottoposto ad un carico H e' data da:
dV/dt = - Ks (H/L)
ove L, e' la lunghezza del campione e Ks e' la conducibilita'
idraulica. Se viene utilizzato un sistema di misura di Ks, come
schematizzato in Fig. 1, dV puo' essere sostituito da a dH, dove a e'
la sezione della colonnina graduata. Integrando l'equazione
precedente tra t1, H1 e t2, H2 e risolvendo per K ssi ha:
Ks= (aL/At)(1n H1 / H2 )
con A sezione del campione.
6. Note
Problemi con questo metodo possono essere le bolle d'aria che si
formano nell'acqua anche se essa era disaerata all'inizio. La
presenza di gas disciolti nell'acqua di rubinetto, altre variazioni
dovute all'attivita' microbica o alla presenza di Na e la presenza di
vie preferenziali quali canalicoli prodotti dalla fauna terricola o
dalle radici possono produrre variazioni e alterazioni di Ks. A meno
che vi siano obbligati motivi per scegliere altre soluzioni, il
fluido piu' idoneo consigliabile potrebbe essere una soluzione
deareata 0,005 M di CaSO4 saturata con timol. Per misurare basse
conducibilita' idrauliche (Ks < 10 (elev.) -5 cm/s) questo metodo e'
piu' consigliabile del metodo a pressione costante (Metodo 6).
Parte di provvedimento in formato grafico
Metodo 8
DETERMINAZIONE DELLA MISURA DEL LIVELLO DELLA FALDA
1. Oggetto e campo di applicazione
Descrizione di un metodo per la misura del livello della falda.
La conoscenza delle condizioni della falda puo' essere utile in studi
preparatori per il drenaggio, in studi per la valutazione della
sensibilita' delle aree ed anche per il controllo delle qualita'
delle acque sotterranee.
2. Principio
La profondita' di falda freatica ipodermica viene determinata
tramite la misura diretta del livello dell'acqua libera e a pressione
atmosferica all'interno del terreno.
3. Apparecchiatura
3.1 Trivelle.
3.2 Piezometri e/o freatimetri. - I piezometri e freatimetri sono
costituiti da tubi rigidi (es. PVC) di diametro superiore a 3 cm,
aperti alle estremita'; la lunghezza deve essere tale da poter
raggiungere il livello piu' profondo atteso per la falda (Fig. 1). Se
gli ultimi 50 cm circa di tubo vengono perforati si definiscono
freatimetri.
4. Procedimento
4.1 Installazione dei piezometri e/o freatimetri.
I piezometri e/o freatimetri vengono collocati nel terreno in
fori preventivamente praticati con trivelle di diametro leggermente
maggiore a quello del freatimetro. Lo spazio rimasto tra il terreno e
il tubo viene riempito con sabbia grossa. Al fine di evitare che
l'acqua si infiltri dalla superficie lungo le pareti esterne del
freatimetro, che sporgono di qualche decina di centimetri dal livello
del terreno occorre sigillare il tubo al contatto con la parte
sommitale del terreno. La sua estremita' superiore, infine, viene
protetta con un tappo per impedire l'ingresso ad acqua piovana o
irrigua, forato per consentire all'aria intrappolata di uscire.
4.2 Misure
4.2.1 Misura manuale.
La misura della profondita' della falda puo' essere effettuata
manualmente con un metro a nastro metallico, alla estremita' del
quale sia collegato un peso, un galleggiante o una campanella (Fig.
2).
4.2.2 Misura mediante indicatore elettrico.
La misura della profondita' della falda puo' essere effettuata
mediante un conduttore bipolare collegato ad un nastro metrico tra i
cui terminali liberi si chiuda un circuito al contatto con la
superficie liquida; il momento (ed il livello) in cui si chiude il
circuito viene determinato mediante un semplice circuito elettrico
costituito da una batteria ed un rilevatore di corrente (Fig. 2). Un
ulteriore metodo di misura del livello della falda e' basato sulla
misura della pressione della colonna d'acqua su di un sensore (Fig.
2). Naturalmente la pressione esercitata dipende sia dalla quantita'
di acqua che dalla sua massa volumica, che dalla accelerazione di
gravita'. Essendo quest'ultima costante in presenza della stessa
composizione del liquido, la misura dipende effettivamente solo
dall'altezza della colonna d'acqua. La lettura del livello superiore
della falda va fatto rispetto ad un punto fisso di riferimento.
4.3 Registrazione delle misure.
Esistono diverse possibilita' di registrare le variazioni di
livello della falda, ad esempio mediante collegamento meccanico con
un pennino che lasci una traccia su una striscia di carta posta su di
un tamburo ad orologeria, analogamente al meccanismo utilizzato per
la strumentazione meteorologica. Per quanto riguarda i sensori del
punto 4.2.2, essi danno in uscita un segnale elettrico, e sono
percio' tali da poter essere collegati ad un data-logger per misure
in continuo.
5. Rete di rilevamento dati di falde
Una rete di punti di rilevamento di livello di falda e della sua
variazione nel tempo consente di stabilire la configurazione della
superficie di falda, la direzione del movimento dell'acqua e la
localizzazione delle aree di ricarica e di svuotamento della falda. I
punti di rilevamento per una osservazione ottimale, devono essere
scelti in maniera tale da conciliare il massimo dell'informazione con
il minimo dei costi sia di installazione che di manutenzione. A tal
fine si possono utilizzare alcuni criteri di scelta che consentano un
utile compromesso. Di seguito si riportano alcuni dei criteri piu'
diffusi per la scelta del sito di misura. I punti di rilevamento sono
consigliati:
1) nelle aree caratterizzate da falde superficiali (1 o 2 m sotto
la superficie del terreno) o con previste notevoli variazioni di
livello di falda;
2) lungo e perpendicolarmente alle linee di flusso dell'acqua di
falda.
Per quanto riguarda la densita' dei punti di rilevamento, non ci
sono regole fisse in quanto molto dipende dalle condizioni
geologiche, topografiche ed idrologiche della zona da studiare,
nonche' dal tipo di indagine da effettuare. La seguente tabella da'
un criterio di massima per aree superiori ai 100 ha:
---------------------------------------------------------------
Superficie | Numero di osservazioni
---------------------------------------------------------------
|
100 ha | 20
1000 ha | 40
10000 ha | 100
100000 ha | 300
---------------------------------------------------------------
Tale criterio, solo indicativo, vale per zone molto uniformi. E'
ovvio che i punti di osservazione andranno infittiti ad esempio nelle
zone di ricarica della falda o nel caso di uso agrario del territorio
per indagini relative a lavori di drenaggio, ecc.
6. Espressione dei risultati
Tutte le misure di livello di falda vanno riferite ad un piano
quotato (piano di riferimento) ma possono sempre essere convertite
in:
- profondita' dalla superficie del terreno;
- quota al di sopra (o al di sotto) del livello del mare.
7. Note
La frequenza delle misure di livello dipende dal tipo di uso dei
dati. Per un'indagine territoriale una lettura ogni due settimane
puo' essere ottimale, mentre per seguire un bilancio idrico di un
terreno e' consigliabile ogni settimana. Per indagini diverse quali
prelievo di acqua per analisi o per misurare caratteristiche
idrologiche del terreno come la conducibilita' idraulica, il fronte
di avanzamento della percolazione, ecc. occorrera' infittire le
misure fino ad arrivare a misure orarie o continue mediante
automatismi dei quali si e' accennato nel paragrafo 4.
Parte di provvedimento in formato grafico