Guida degli insegnamenti

Syllabus

Partially translatedTradotto parzialmente
[W000793] - APPLIED HYDROGEOLOGYAPPLIED HYDROGEOLOGY
Nicolò Colombani
Lingua di erogazione: INGLESELessons taught in: ENGLISH
Laurea Magistrale - [IM14] ENVIRONMENTAL ENGINEERING Master Degree (2 years) - [IM14] INGEGNERIA PER L'AMBIENTE E IL TERRITORIO
Anno di corsoDegree programme year : 2 - Primo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2018-2019
Anno regolamentoAnno regolamento: 2017-2018
Crediti: 6
Ore di lezioneTeaching hours: 48
TipologiaType: D - A scelta dello studente
Settore disciplinareAcademic discipline: GEO/05 - GEOLOGIA APPLICATA

LINGUA INSEGNAMENTO LANGUAGE

INGLESE

English


PREREQUISITI PREREQUISITES

Conoscenze di base di geologia, idrologia ed idrochimica organica ed inorganica.

Basic knowledge of geology, hydrology and organic/inorganic hydrochemistry.


MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DEL CORSO DEVELOPMENT OF THE COURSE

Corso 48 Ore:
• Lezioni di Teoria, 30 ore
• Esercizi, 16 ore
• Laboratorio, 2 ore

48 hours course:
• Theory lessons, 30 hours
• Exercises, 16 hours
• Laboratory, 2 hours


RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI LEARNING OUTCOMES
Conoscenze e comprensione.

Il corso fornisce allo studente le conoscenze sui processi geologici che hanno dato origine alle falde acquifere, l'idrodinamica delle falde acquifere, il bilancio dell'acqua, la chimica delle acque sotterranee e le relazioni idrauliche tra acque sotterranee e acque superficiali.


Capacità di applicare conoscenze e comprensione.

Le conoscenze acquisite dal futuro ingegnere ambientale forniscono la capacità di valutare il volume delle risorse immagazzinate negli acquiferi e definire opere razionali per la captazione delle falde acquifere e la conservazione del sistema idrico superficiale.


Competenze trasversali.

Le conoscenze in materia di geologia danno al futuro ingegnere ambientale la capacità di interagire con diversi specialisti idrogeologici in progetti per
la captazione delle acque sotterranee, gestione e protezione delle falde acquifere e bonifica dei siti contaminati.


Knowledge and Understanding.

The course provides the student with the knowledge about the geological processes that originated aquifers, the hydrodynamics of aquifers, the water
balance, the groundwater chemistry and the hydraulic relations between groundwater and surface water.


Capacity to apply Knowledge and Understanding.

The knowledge gained from the future environmental engineer provide the ability to evaluate the volume of resources stored in aquifers and define rational works for withdrawal of groundwater and preservation of the surface water system.


Transversal Skills.

The knowledge on geology gives to the future environmental engineer the ability to interact with different hydrogeological specialists in projects for
withdrawal of groundwater, management and protection of aquifers and remediation of contaminated sites.



PROGRAMMA PROGRAM

1. Acqua.
- Idrologia e idrogeologia. Il ciclo idrologico. L'equazione idrologica.

2. Elementi del ciclo idrologico.
- Formazione di precipitazioni. Misurazione di precipitazioni e neve. Profondità effettiva delle precipitazioni.
- Evapotraspirazione. Evapotraspirazione potenziale e attuale. Equazione di Penman-Monteith.
- Relazioni tra pioggia e deflusso. Curve di durata. Stream Hydrographs. Misura di Streamflow. Equazione di Manning.
- Infiltrazione vs percolazione. Determinazione della ricarica delle acque sotterranee da precipitazioni. Determinazione della ricarica delle acque sotterranee dal flusso di base.

3. Proprietà degli acquiferi.
- Porosità dei materiali terrestri. Rendimento specifico. Comprimibilità e stress efficace.
- Contenuto idrico del suolo. Capillarità e la frangia capillare. Tensione dei pori nell'acqua nella zona di Vadose. Teoria del flusso insaturo. L'equazione di Richard.
- Conducibilità idraulica dei materiali terrestri. Omogeneità e Isotropia. Caratteristiche acquifero. Funzioni di pedotransfer.
- Mappe idriche e mappe di superficie potenziometriche.

4. Principi del flusso delle acque sotterranee.
- Carico piezometrico. Carico piezometrico in acque di densità variabile. Gradiente piezometrico. Linee di flusso e reti di flusso. Rifrazione delle linee di flusso. La legge di Darcy.
- Teoria del flusso saturo. Equazioni del flusso di acque sotterranee. Flusso costante in una falda acquifera confinata. Flusso costante in una falda acquifera non confinata.

5. Flusso delle acque sotterranee verso i pozzi.
- Flusso radiale. Calcolo dell'abbassamento causato da un pozzo di pompaggio. Determinazione dei parametri di un acquifero dai dati di abbassamento temporale.
- Stima della trasmissività della falda acquifera da dati sulla capacità specifica. Coni di pompaggio intersecanti e interferenza positiva. Effetto dei confini idrogeologici.

6. Flusso regionale di acque sotterranee.
- Flusso regionale costante di acque sotterranee in falde acquifere non confinate. Flusso transitorio nei sistemi di acque sotterranee regionali. Geologia dei sistemi di flusso regionali.
- Sorgenti. Interazioni di acque sotterranee e laghi o zone umide e corsi d'acqua.

7. Geologia regionale delle acque sotterranee.
- Acquiferi non consolidati. Rocce sedimentarie litificate. Rocce ignee e metamorfiche. Acquiferi costieri. Relazioni acqua dolce-salina-acqua. Effetti delle maree.

8. Contaminazione della qualità delle acque sotterranee.
- Standard di qualità dell'acqua (chimica degli ioni maggiori, equilibrio carbonatico, potenziale di ossidazione). Trasporto di massa di soluti. Idrologia Isotopica.
- Contaminazione delle acque sotterranee. Bonifica delle acque sotterranee.

9. Sviluppo e gestione delle acque sotterranee.
- Ricarica artificiale. Protezione della qualità dell'acqua negli acquiferi. Estrazione di acque sotterranee e stoccaggio ciclico.
- Problemi globali dell'acqua. Il nesso acqua-cibo. Water footprint.

10. Metodi sul campo.
- Progettazione di prove di portata. Prove in pozzo. Prove geofisiche in pozzo. Slug Test. Prove di portata
- Raccolta di campioni d'acqua. Monitoraggio delle acque sotterranee. Monitoraggio della zona vadosa. Prove di tracciamento.

11. Modelli di acque sotterranee.
- Applicazioni dei modelli di acque sotterranee. Requisiti dei dati per i modelli. Modelli alle differenze finite. Modelli ad elementi finiti.
- Nozioni di base su MODFLOW.

1. Water.
- Hydrology and Hydrogeology. The Hydrologic Cycle. The Hydrologic Equation.

2. Elements of the Hydrologic Cycle.
- Formation of Precipitation. Measurement of Precipitation and Snow. Effective Depth of Precipitation.
- Evapotranspiration. Potential and actual evapotranspiration. Penman-Monteith equation.
- Rainfall-Runoff Relationships. Duration Curves. Stream Hydrographs. Measurement of Streamflow. Manning’s Equation.
- Infiltration vs Percolation. Determining Groundwater Recharge from Rainfall. Determining Groundwater Recharge from Baseflow.

3. Properties of Aquifers.
- Porosity of Earth Materials. Specific Yield. Compressibility and Effective Stress.
- Water Content of Soil. Capillarity and the Capillary Fringe. Pore-Water Tension in the Vadose Zone. Theory of Unsaturated Flow. Richard’s Equation.
- Hydraulic Conductivity of Earth Materials. Homogeneity and Isotropy. Aquifer Characteristics. Pedotransfer functions.
- Water-Table and Potentiometric Surface Maps.

4. Principles of Groundwater Flow.
- Hydraulic Head. Head in Water of Variable Density. Gradient of Hydraulic Head. Flow Lines and Flow Nets. Refraction of Flow Lines. Darcy's Law.
- Theory of Saturated flow. Equations of Groundwater Flow. Steady Flow in a Confined Aquifer. Steady Flow in an Unconfined Aquifer.

5. Groundwater Flow to Wells.
- Radial Flow. Computing Drawdown Caused by a Pumping Well. Determining Aquifer Parameters from Time-Drawdown Data.
- Estimating Aquifer Transmissivity from Specific Capacity Data. Intersecting Pumping Cones and Well Interference. Effect of Hydrogeologic Boundaries.

6. Regional Groundwater Flow.
- Steady Regional Groundwater Flow in Unconfined Aquifers. Transient Flow in Regional Groundwater Systems. Geology of Regional Flow Systems.
- Springs. Interactions of Ground Water and Lakes or Wetlands and Streams.

7. Geology of Groundwater Occurrence.
- Unconsolidated Aquifers. Lithified Sedimentary Rocks. Igneous and Metamorphic Rocks. Coastal-Plain Aquifers. Fresh-Water-Saline-Water Relations. Tidal Effects.

8. Water Quality and Groundwater Contamination.
- Water-Quality Standards (Major Ion Chemistry, Carbonate Equilibrium, Oxidation Potential). Mass Transport of Solutes. Isotope Hydrology.
- Groundwater Contamination. Groundwater Restoration.

9. Groundwater Development and Management.
- Artificial Recharge. Protection of Water Quality in Aquifers. Groundwater Mining and Cyclic Storage.
- Global Water Issues. The water-food nexus. The water-foot print.

10. Field Methods.
- Aquifer-Test Design. Geophysical Well Logging. Slug Tests. Pumping test.
- Collection of Water Samples. Groundwater Monitoring. Vadose Zone Monitoring. Tracer tests.

11. Groundwater Models.
- Applications of Groundwater Models. Data Requirements for Models. Finite-Difference Models. Finite-Element Models.
- MODFLOW Basics.


MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'ESAME DEVELOPMENT OF THE EXAMINATION
Modalità di valutazione dell'apprendimento.

Il livello di apprendimento degli studenti viene valutato attraverso una prova finale scritta consistente in 10 domande aperte concernenti le tematiche del programma del corso. Alternativamente, la prova finale potrà essere un esame orale, consistente nella esposizione di argomenti riguardanti i meccanismi o i fondamenti della idrogeologia applicata.


Criteri di valutazione dell'apprendimento.

Per superare con esito positivo l’esame, lo studente deve dimostrare, attraverso la prova finale, di aver ben compreso i concetti fondamentali dell’insegnamento ed in particolare di aver acquisito le competenze di base sulla idrogeologia applicata, in particolare sul moto dei fluidi negli acquiferi, l'interazione delle acque sotterranee con quelle superficiali e i meccanismi di scambio acqua-roccia.
L’attribuzione del voto finale tiene conto delle conoscenze acquisite su tutti gli argomenti dell’insegnamento, compresi i meccanismi e i casi di studio descritti durante le lezioni.
La valutazione massima è attribuita agli studenti che dimostrano ottima capacità di analisi nella prova finale dimostrando una conoscenza approfondita dei contenuti dell’insegnamento, rigore metodologico ed appropriatezza di vocabolario tecnico.


Criteri di misurazione dell'apprendimento.

Viene attribuito un voto in trentesimi (30/30), con eventuale lode.


Criteri di attribuzione del voto finale.

Perché l'esito complessivo della valutazione sia positivo, lo studente deve conseguire almeno 18 punti (su 30) sia nella prova finale sia scritta che eventualmennte in quella orale.


Learning Evaluation Methods.

Students' learning level is assessed through a final test consisting of a written test in which the student will have to answer 10 open questions concerning the main topics presented during the course. Alternatively, the final exam may consist of an oral test consisting in the presentation of topics concerning the mechanisms or the foundations of applied hydrogeology.


Learning Evaluation Criteria.

To successfully pass the exam, the student must demonstrate, through the final test, to have well understood the fundamental concepts of teaching and in particular to have acquired the basic skills on applied hydrogeology, in particular on the motion of fluids in aquifers, the interaction of groundwater with surface waters and water-rock exchange mechanisms.
The assignment of the final grade takes into account the knowledge acquired on all teaching topics, including the mechanisms and case studies described during the lessons.
The maximum rating is given to students who demonstrate excellent analytical skills in the final exam demonstrating a thorough knowledge of the teaching content, methodological rigor and appropriateness of technical vocabulary.


Learning Measurement Criteria.

A vote is awarded out of 30/30, with possible praise.


Final Mark Allocation Criteria.

In order for the overall result of the assessment to be positive, the student must achieve at least 18 points (out of 30) both in the final written test, or in the oral exam.



TESTI CONSIGLIATI RECOMMENDED READING

C.W. Fetter. "Applied Hydrogeology" Pearson, 2001.
R.A. Freeze and J.A. Cherry. “Groundwater” Prentice Hall, 1979.

Il meteriale del corso si può scaricare da Moodle:
https://learn.univpm.it/course/view.php?id=7724

C.W. Fetter. "Applied Hydrogeology" Pearson, 2001.
R.A. Freeze and J.A. Cherry. “Groundwater” Prentice Hall, 1979.

The course material can be downloaded from Moodle:
https://learn.univpm.it/course/view.php?id=7724


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Scheda insegnamento erogato nell’A.A. 2018-2019
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento.
Academic year 2018-2019

 


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