L’acqua nei suoli e nel sottosuolo Richards 3D

Riccardo Rigon

Jay

Stra

tton

Noll

er, A

mit

y at

Sch

mid

t fa

rm, 2

01

0

R. Rigon

!2

Ma valgono le condizioni ? Kz~ Kx

Nelle condizioni invocate, la condizione iniziale è idrostatica con

Conseguentemente in superficie, avendo scelto come condizioni iniziali

Discussioni

R. Rigon

!3

Per il suolo rappresentato nella figura sottostante

assumendo la falda ad una profondità di un metro

significa che la conducibilità idraulica diminuisce di circa un ordine di grandezza: forse una variazione entro la quale si può pensare di usare un valore medio, efficace, e considerare l’equazione semplificata ancora valida.

Discussioni

R. Rigon

!4

Ma siamo al limite di applicabilità !

Discussioni

R. Rigon

!5

Cerchiamo in effetti di capire che cosa succede esattamente utilizzando un integratore accurato delle

equazioni di Richards 3D (GEOtop, Rigon et al., 2006)

Discussioni

R. Rigon

!6

X - 52 LANNI ET AL.: HYDROLOGICAL ASPECTS IN THE TRIGGERING OF SHALLOW LANDSLIDES

Figure 2: Experimental set-up. (a) The infinite hillslope schematization. (b) The initial suction head profile.

Figure 3: The soil-pixel hillslope numeration system (the case of parallel shape is shown here). Moving from 0 to 900 (the total number of

soil-pixels), corresponds to moving from the crest to the toe of the hillslope

Table 1: Physical, hydrological and geotechnical parameters used to characterize the silty-sand soil

Parameter group Parameter name Symbol Unit ValuePhysical Bulk density ⇥b (g/cm3) 2.0

% sand - - 60% silt - - 40

Hydrological Saturated hydraulic conductivity Ksat (m/s) 10�4

Saturated water content �sat (cm3/cm�3) 0.39Residual water content �r (cm3/cm�3) 0.155

water retention curve parameter n [�] 1.881water retention curve parameter � (cm�1) 0.0688

Geotechnical Effective angle of shearing resistance ⇤0 � 38Effective cohesion c0 kN/m2 0

D R A F T September 24, 2010, 9:13am D R A F T

The OpenBook hillslope

Discussioni

R. Rigon

!7

Condizioni Iniziali

Discussioni

R. Rigon

!8

X - 54 LANNI ET AL.: HYDROLOGICAL ASPECTS IN THE TRIGGERING OF SHALLOW LANDSLIDES

(a) DRY-Low (b) DRY-Med

(c) DRY-High (d) WET-Low

(e) WET-Med (f) WET-High

Figure 5: Values of pressure head developed at the soil-bedrock interface at each point of the subcritical parallel hillslope. The slope of

the pressure head lines represents the mean lateral gradient of pressure

D R A F T September 24, 2010, 9:13am D R A F T

Simulations result

Lanni and Rigon

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R. Rigon

!9

All’inizio della precipitazione, a parte nella

zona vicino allo spartiacque la pressione è

costante su tutto il transetto

Discussioni

R. Rigon

!10

Dopo un cer to tempo (25h ne l la

simulazione) le pressioni lungo il pendio

cominciano a differenziarsi. Una grande

differenziazione appare nella parte finale

del pendio , dove s i raggiunge la

saturazione.

Discussioni

R. Rigon

!11

LANNI ET AL.: HYDROLOGICAL ASPECTS IN THE TRIGGERING OF SHALLOW LANDSLIDES X - 55

(a) (b)

Figure 6: Temporal evolution of the vertical profile of hydraulic conductivity (a) and hydraulic conductivity at the soil-bedrock interface

(b) of a soil-pixel located in the mid-slope zone. Results are shown for the case representing DRY antecedent soil moisture conditions, Low

rainfall intensity and parallel hillslope shape of the subcritical (gentle) case

D R A F T September 24, 2010, 9:13am D R A F T

E’ la variazione di 3 ordini di grandezza della conducibilità

idraulica in prossimità del substrato

La chiave per capire

Lanni and Rigon

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R. Rigon

!12

In questo caso Iv

erso

n, 2

00

0; C

ord

ano a

nd

Rig

on

, 2008

Si innesca in prossimità del bedrock un flusso laterale il cui tempo scala è

governato da una diffuvità D1 molto più grande di D0 in superficie.

Allora:

Non è più verificata e, piuttosto è:

!

R. Rigon

!13

When simulating is understandingco

urt

esy

of

E. C

ord

ano

come si può dedurre dal grafico sottostante

Discussioni

R. Rigon

!14

Capire dalle simulazioni

All’inizio del processo di infiltrazione, sul bedrock siamo la pressione è

quella della linea rossa, in superifice la pressione è quella indicata dalla

linea blu.

cou

rtes

y of

E. C

ord

ano

Discussioni

R. Rigon

!15

When simulating is understanding

Quando si innesca il deflusso laterale, la situazione è quella illustrata (la

linea blue, sempre per la superficie, la linea rossa per il bedrock)

cou

rtes

y of

E. C

ord

ano

Discussioni

R. Rigon

!16

Così

All’inizio le condizioni per ottenere un flusso praticamente verticale

sono soddisfatte

cou

rtes

y of

E. C

ord

ano

Discussioni

R. Rigon

!17

So

Alla fine, le medesime condizioni non sono soddisfatte e, viceversa,

domina il deflusso laterale.

cou

rtes

y of

E. C

ord

ano

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R. Rigon

!18

Il deflusso laterale

•E’ veloce .... il suo tempo scala ... comparabile inferiore a quello

dell’infiltrazione verticale, che avviene in condizioni insature.

•In effetti, il meccanismo per cui si ha prima infiltrazione verticale e poi

deflusso laterale dipende dalla struttura delle curve di ritenzione idrica, e,

nel caso dal fatto che il suolo considerato è un limo sabbioso.

•Per altri tipi di suolo, la situazione potrebbe essere differente

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