La modellazione numerica rappresenta l’approccio più moderno e completo per lo studio dei problemi di filtrazione.
Con questa tecnica è possibile risolvere problemi di flusso sotterraneo di qualunque grado di complessità, con una precisione limitata solamente dal fatto che le caratteristiche geologiche ed idrogeologiche dei terreni nel quali si sviluppa il moto di filtrazione possono essere conosciute solamente in modo parziale.
Per eseguire le modellazioni numeriche utilizzo il codice di calcolo MODFLOW prodotto dall’USGS. Il codice, open source, è in costante aggiornamento.
Per interagire con questo codice di calcolo mi appoggio all’interfaccia grafica open source ModelMuse, anch’essa prodotta dall’USGS.
Utilizzando MODFLOW è possibile modellare problemi, sia in condizioni stazionarie sia in condizioni transitorie, in mezzi omogenei e disomogenei, su uno o più layer, in condizioni sia freatiche sia confinate.
A titolo puramente esemplificativo, i modelli di filtrazione consentono di valutare:
- la portata drenata da una galleria in fase di scavo e a regime;
- la portata che occorrerà emungere da uno scavo per mantenere la falda alla quota desiderata;
- la geometria migliore in cui disporre una serie pozzi di emungimento per riuscire ad ottenere la depressione piezometrica desiderata con una portata quanto più possibile contenuta;
- gli effetti dell’infiltrazione da pioggia sulla falda.
La modellazione numerica permette anche di stimate gli effetti che si producono con sistemi di drenaggio, sistemi di ricarica o gli effetti prodotti da sbarramenti nell’intorno delle opere in progetto.
Ad esempio è possibile valutare:
- la distanza alla quale si propaga l’interferenza di un pozzo di emungimento o di un’opera di drenaggio;
- le interferenze sull’acquifero prodotte dallo scavo di una galleria;
- gli innalzamenti piezometrici che si sviluppano attorno ad un sistema di pozzi di ricarica;
- l’effetto di innalzamento ed abbassamento piezometrico che si determinano a monte e a valle di uno sbarramento sotterraneo.
In particolare, quest’ultimo studio viene spesso eseguito quando occorre procedere con l’interramento di una strada o di una galleria. Per la realizzazione di queste opere occorre quasi sempre realizzare dei diaframmi che si possono estendere per diverse centinaia o migliaia di metri e che possono produrre uno sbarramento parziale o totale del flusso naturale della falda, con conseguente variazioni piezometriche a monte e a valle dell’opera.
Utilizzando la modellazione numerica è possibile sia valutare le variazioni piezometriche che si determinano a monte e a valle della struttura sia simulare gli effetti di mitigazione per limitare le interferenze.