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Corso di Idraulica Corso di Idraulica

ed Idrologia Forestale ed Idrologia Forestale

Docente: Prof. Santo Marcello Docente: Prof. Santo Marcello ZimboneZimbone

Collaboratori: Dott. Giuseppe Bombino Collaboratori: Dott. Giuseppe Bombino -- Ing. Demetrio Ing. Demetrio ZemaZema

Anno Accademico 2008Anno Accademico 2008--20092009

Lezione n. 18bis: Misura dei parametri idrologici del suoloLezione n. 18bis: Misura dei parametri idrologici del suolo

IndiceIndice

Corso di Idraulica ed Idrologia Forestale Corso di Idraulica ed Idrologia Forestale -- Lezione 18bisLezione 18bis

�� Misura della porositMisura della porositàà

�� Metodi direttiMetodi diretti

�� Metodi indirettiMetodi indiretti

�� Misura del contenuto idricoMisura del contenuto idrico

�� TermalizzazioneTermalizzazione di neutroni velocidi neutroni veloci

�� RiflettometriaRiflettometria nel dominio del tempo (TDR)nel dominio del tempo (TDR)

�� Misura del potenziale matricialeMisura del potenziale matriciale

�� Misura della conducibilitMisura della conducibilitàà idraulicaidraulica

�� InfiltrometroInfiltrometro a depressionea depressione

�� InfiltrometroInfiltrometro ad anelload anello

�� InfiltrometroInfiltrometro a doppio anelloa doppio anello

�� PermeametroPermeametro GuelphGuelph

�� Determinazione della curva di ritenzioneDeterminazione della curva di ritenzione

�� Vasche Vasche StackmannStackmann

�� Piastre di RichardsPiastre di Richards


SlidesSlides delle lezioni frontalidelle lezioni frontali

Greppi M.: Idrologia. Il ciclo dellGreppi M.: Idrologia. Il ciclo dell’’acqua e i suoi effetti, Ed. Hoepli, acqua e i suoi effetti, Ed. Hoepli,

Milano, 1999Milano, 1999

MoiselloMoisello U.: Idrologia tecnica, Ed. La Goliardica Pavese, Pavia, 1999U.: Idrologia tecnica, Ed. La Goliardica Pavese, Pavia, 1999

Materiale didatticoMateriale didattico

I metodi di misura della porositI metodi di misura della porositàà si distinguono in si distinguono in diretti diretti

ed indirettied indiretti

Nel primo caso deve essere disponibile un campione Nel primo caso deve essere disponibile un campione

(detto (detto ““carotacarota””) di suolo roccia) di suolo roccia

Nel secondo la porositNel secondo la porositàà èè calcolata attraverso la misura calcolata attraverso la misura

di proprietdi proprietàà fisiche correlate con essafisiche correlate con essa

Misura della porositMisura della porositàà


Metodi direttiMetodi diretti

I metodi diretti misurano la I metodi diretti misurano la porositporositàà effettivaeffettiva (volume dei (volume dei

soli pori intercomunicanti) e consistono nella misurazione soli pori intercomunicanti) e consistono nella misurazione

del volume dei pori e del volume totale del campionedel volume dei pori e del volume totale del campione

�� per saturazione:per saturazione: il campione viene dapprima essiccato il campione viene dapprima essiccato

e pesato, successivamente saturato con acqua e e pesato, successivamente saturato con acqua e

nuovamente pesatonuovamente pesato

La differenza in peso La differenza in peso èè costituita dal peso di acqua nei costituita dal peso di acqua nei

pori (e quindi dal pori (e quindi dal volume dei pori, volume dei pori, VVpp))

Il campione saturo viene immerso in acqua per misurare il Il campione saturo viene immerso in acqua per misurare il

volume totale (volume totale (VVtt)) sfruttando il sfruttando il principio di Archimedeprincipio di Archimede




�� mediante la mediante la legge di Boylelegge di Boyle:: il campione essiccato il campione essiccato

viene posto in una cella di volume noto, nella quale viene posto in una cella di volume noto, nella quale

viene fatto espandere un volume noto di viene fatto espandere un volume noto di elioelio

Misurando la Misurando la variazione di pressione,variazione di pressione, si ricava il si ricava il volume volume

della frazione solidadella frazione solida del campione; il del campione; il volume totalevolume totale viene viene

misurato con lo stesso metodo confinando il campione misurato con lo stesso metodo confinando il campione

in una guaina impermeabile in una guaina impermeabile




�� misurazione ottica:misurazione ottica: una sottile lamina del campione una sottile lamina del campione

viene esaminata al microscopio dove viene rilevata viene esaminata al microscopio dove viene rilevata

direttamente la superficie occupata dai poridirettamente la superficie occupata dai pori

Questo metodo non Questo metodo non èè applicato frequentemente, in applicato frequentemente, in

quanto quanto èè utilizzabile solo per campioni di suolo utilizzabile solo per campioni di suolo

costituito da costituito da roccia roccia ed ed èè soggetto ad errori, non potendo soggetto ad errori, non potendo

tener conto dell' estensione dei pori nella terza tener conto dell' estensione dei pori nella terza

dimensionedimensione



Metodi indirettiMetodi indiretti

I metodi indiretti generalmente esprimono la porositI metodi indiretti generalmente esprimono la porositàà

attraverso la misura di attraverso la misura di proprietproprietàà fisichefisiche in qualche modo in qualche modo

correlabili con essacorrelabili con essa

Le misurazioni avvengono mediante delle Le misurazioni avvengono mediante delle

apparecchiature elettroniche che registrano in continuo apparecchiature elettroniche che registrano in continuo

le proprietle proprietàà di interessedi interesse




�� misure acustiche:misure acustiche: si utilizza unsi utilizza un’’apparecchiatura apparecchiatura

dotata di una sorgente che emette dotata di una sorgente che emette onde acusticheonde acustiche alla alla

frequenza di 20 kHz ed un ricevitore che registra il frequenza di 20 kHz ed un ricevitore che registra il

tempo impiegato dall'tempo impiegato dall'onda di compressioneonda di compressione a percorrere a percorrere

la distanza tra i due apparatila distanza tra i due apparati

Nota la litologia, la granulometria ed il tipo di fluido Nota la litologia, la granulometria ed il tipo di fluido

contenuto nei pori, la porositcontenuto nei pori, la porositàà èè calcolata applicando calcolata applicando

una relazione empiricauna relazione empirica




�� misure di densitmisure di densitàà:: l'apparecchiatura di rilevazione l'apparecchiatura di rilevazione èè

costituita da una sorgente e da un ricevitore di costituita da una sorgente e da un ricevitore di raggi raggi

gammagamma

Viene misurato il flusso di raggi gamma non assorbiti Viene misurato il flusso di raggi gamma non assorbiti

dal mezzo (roccia e fluidi), che dipende dalla sua dal mezzo (roccia e fluidi), che dipende dalla sua densitdensitàà

elettronicaelettronica

La porositLa porositàà èè calcolata tramite una relazione empirica in calcolata tramite una relazione empirica in

funzione della densitfunzione della densitàà reale del campione, correlata alla reale del campione, correlata alla

densitdensitàà elettronicaelettronica




�� misure neutroniche:misure neutroniche: si basano sulla misura della si basano sulla misura della

perdita di energia cinetica dei perdita di energia cinetica dei neutronineutroni ad alta energia ad alta energia

emessi da una sorgenteemessi da una sorgente

La perdita di energia La perdita di energia èè massima nelle collisioni con i massima nelle collisioni con i

nucleinuclei di di idrogenoidrogeno presenti nel mezzo, che per la presenti nel mezzo, che per la

massima parte si concentrano nella parte fluida (acqua o massima parte si concentrano nella parte fluida (acqua o

idrocarburi) che occupa il volume porosoidrocarburi) che occupa il volume poroso



Misura del contenuto idricoMisura del contenuto idrico

Anche per tale proprietAnche per tale proprietàà fisica possono utilizzarsi fisica possono utilizzarsi

metodi diretti ed indirettimetodi diretti ed indiretti

Trai Trai metodi direttimetodi diretti la tecnica pila tecnica piùù affidabile affidabile èè il il metodo metodo

gravimetricogravimetrico (da effettuarsi in laboratorio su campioni (da effettuarsi in laboratorio su campioni

indisturbati), che consiste nel pesare il campione indisturbati), che consiste nel pesare il campione

umido, essiccarlo poi in stufa a 105 umido, essiccarlo poi in stufa a 105 °°C per 24 h e infine C per 24 h e infine

pesarlo di nuovo; per differenza si ottiene il peso pesarlo di nuovo; per differenza si ottiene il peso

delldell’’acqua contenuta inizialmente nel campioneacqua contenuta inizialmente nel campione

Si tratta di un Si tratta di un metodo distruttivometodo distruttivo, in quanto comporta il , in quanto comporta il

prelievo di un campione di suolo che, una volta prelievo di un campione di suolo che, una volta

essiccato in stufa, non essiccato in stufa, non èè riutilizzabile per altre misureriutilizzabile per altre misure


I I metodi indirettimetodi indiretti si basano sulla misura di altre si basano sulla misura di altre

grandezze fisiche, a loro volta correlate con il contenuto grandezze fisiche, a loro volta correlate con il contenuto

dd’’acquaacqua

Tali metodi, poco invasivi, si prestano anche ad esser Tali metodi, poco invasivi, si prestano anche ad esser

utilizzati in sitoutilizzati in sito

Fra essi annoveriamo:Fra essi annoveriamo:

�� la la termalizzazionetermalizzazione di neutroni velocidi neutroni veloci

�� la la RiflettometriaRiflettometria nel Dominio del Temponel Dominio del Tempo (Time Domain (Time Domain

ReflectometryReflectometry –– TDR)TDR)

�� ll’’uso di radar satellitariuso di radar satellitari



Il metodo consiste Il metodo consiste

nellnell’’infiggere nel suolo una infiggere nel suolo una

sorgente radioattiva di neutroni sorgente radioattiva di neutroni

velociveloci (di solito Americio 241(di solito Americio 241--

Berillio)Berillio)

Tali neutroni sono rallentati (o Tali neutroni sono rallentati (o

termalizzatitermalizzati) dagli urti contro gli ) dagli urti contro gli

atomi di idrogeno che atomi di idrogeno che

incontrano nel suolo, incontrano nel suolo,

prevalentemente contenuti prevalentemente contenuti

nelle molecole dnelle molecole d’’acquaacqua

TermalizzazioneTermalizzazione di neutroni velocidi neutroni veloci



Un recettore posto a breve Un recettore posto a breve

distanza dalla sorgente distanza dalla sorgente

contiene atomi di gas (di contiene atomi di gas (di

solito solito trifluorurotrifluoruro di bromo o di bromo o

elioelio--3), che, assorbendo i 3), che, assorbendo i

neutroni, assumono uno stato neutroni, assumono uno stato

energetico maggiore ed energetico maggiore ed

emettono fotoni (rilevati emettono fotoni (rilevati

elettronicamente), il cui elettronicamente), il cui

numero numero èè proporzionale al proporzionale al

contenuto dcontenuto d’’acquaacqua




Principali svantaggi:Principali svantaggi:

�� radioattivitradioattivitàà

�� necessitnecessitàà di calibrazionedi calibrazione




Il metodo si basa sulla forte correlazione esistente tra il Il metodo si basa sulla forte correlazione esistente tra il

contenuto dcontenuto d’’acquaacqua e la e la permittivitpermittivitàà dielettrica relativa (dielettrica relativa (εεεεεεεεrr))

del suolodel suolo

A temperatura ambiente, infatti, per lA temperatura ambiente, infatti, per l’’acqua acqua εεεεεεεεrr vale circa vale circa

80, mentre la fase solida ha valori intorno a 4 80, mentre la fase solida ha valori intorno a 4 ÷÷÷÷÷÷÷÷ 5 e l5 e l’’aria aria

circa 1circa 1

La La permittivitpermittivitàà del mezzo trifase, quindi, del mezzo trifase, quindi, èè molto molto

sensibile alla quantitsensibile alla quantitàà di acqua in esso presentedi acqua in esso presente

RiflettometriaRiflettometria nel Dominio del Tempo (TDR)nel Dominio del Tempo (TDR)



Per la maggior parte dei suoli non Per la maggior parte dei suoli non èè pertanto necessaria pertanto necessaria

alcuna calibrazionealcuna calibrazione

Una espressione molto usata del legame tra Una espressione molto usata del legame tra εεεεεεεεrr e il e il

contenuto dcontenuto d’’acquaacqua èè la seguente:la seguente:

32

00000430000540029200530rrr

.... ε+ε−ε+−=θ




La La forza di Coulombforza di Coulomb, calcolabile mediante la , calcolabile mediante la legge di legge di

CoulombCoulomb, esprime meccanicamente , esprime meccanicamente l'interazionel'interazione

presente tra due presente tra due corpicorpi carichi elettricamente: se carichi elettricamente: se

entrambi presentano la stessa entrambi presentano la stessa caricacarica, positiva o , positiva o

negativa, la negativa, la forzaforza risulterrisulteràà repulsiva; in caso contrario, la repulsiva; in caso contrario, la

forza risulterforza risulteràà essere attrattivaessere attrattiva

La La permittivitpermittivitàà dielettrica relativa dielettrica relativa εεεεεεεεrr



La forza che si esercita tra due corpi carichi La forza che si esercita tra due corpi carichi

elettricamente:elettricamente:

�� èè diretta lungo la congiungente delle cariche diretta lungo la congiungente delle cariche

�� il verso dipende dal loro segnoil verso dipende dal loro segno

�� èè proporzionale al prodotto del modulo delle loro proporzionale al prodotto del modulo delle loro

cariche qcariche q e inversamente proporzionale al quadrato della e inversamente proporzionale al quadrato della

distanza ddistanza d tra essitra essi




Legge di CoulombLegge di Coulomb

qq11 e qe q22 sono le sono le cariche interagenticariche interagenti, , dd èè la la distanza tra le distanza tra le

carichecariche e e kk la la costante di costante di CoulombCoulomb, pari a:, pari a:

dove dove εε00 èè la la costante (o costante (o permittivitpermittivitàà) dielettrica del vuoto) dielettrica del vuoto, ,

il cui valore il cui valore èè::




Negli altri mezzi la Negli altri mezzi la costante (o costante (o permittivitpermittivitàà) dielettrica) dielettrica si si

indica con indica con εεεεεεεε ed ed èè posta uguale a:posta uguale a:

dove dove εεεεεεεεrr èè la la permittivitpermittivitàà dielettrica relativadielettrica relativa (o (o costante costante

dielettrica relativadielettrica relativa), un numero adimensionale sempre ), un numero adimensionale sempre

maggiore di 1maggiore di 1

rεε=ε

0




PoichPoichéé nella nella legge di Coulomblegge di Coulomb la la permittivitpermittivitàà compare al compare al

denominatore, la denominatore, la forzaforza che si esercita fra due cariche che si esercita fra due cariche

elettriche elettriche èè, in valore assoluto, massima nel vuoto e , in valore assoluto, massima nel vuoto e

diminuisce al crescere della diminuisce al crescere della permittivitpermittivitàà relativarelativa

Ciò significa che maggiore Ciò significa che maggiore èè la costante dielettrica di un la costante dielettrica di un

mezzo, maggiore mezzo, maggiore èè il suo potere isolante (i materiali il suo potere isolante (i materiali

isolanti vengono anche chiamatiisolanti vengono anche chiamati dielettricidielettrici))




Nel caso dell'aria, la permettivitNel caso dell'aria, la permettivitàà elettrica elettrica èè εεεεεεεεr r = 1,00059= 1,00059, , approssimabile ad 1, che approssimabile ad 1, che èè il valore assegnato alla il valore assegnato alla

costante dielettrica nel vuotocostante dielettrica nel vuoto

Pertanto, vista la prossimitPertanto, vista la prossimitàà fra tali valori, l'aria fra tali valori, l'aria èè l'unico l'unico

mezzo fisico che viene assimilato allo spazio vuotomezzo fisico che viene assimilato allo spazio vuoto




La TDR consiste nellLa TDR consiste nell’’infiggere una sonda metallica nel infiggere una sonda metallica nel

suolo, che genera, mediante un generatore collegato alla suolo, che genera, mediante un generatore collegato alla

sonda tramite un cavo coassiale, unsonda tramite un cavo coassiale, un’’onda onda

elettromagnetica a fronte ripido; lelettromagnetica a fronte ripido; l’’onda si riflette al onda si riflette al

termine della linea e ritorna alla sorgentetermine della linea e ritorna alla sorgente

Cable Tester

Sonda

-----------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------

PC portatile




La La velocitvelocitàà con cui lcon cui l’’onda si propaga lungo la linea onda si propaga lungo la linea èè

inversamente proporzionale alla inversamente proporzionale alla radice quadrata di radice quadrata di εεεεεεεεrr

dove k dove k èè un coefficiente di proporzionalitun coefficiente di proporzionalitàà

La misura del tempo intercorrente tra lLa misura del tempo intercorrente tra l’’emissione emissione

delldell’’onda e il ritorno allonda e il ritorno all’’origine dellorigine dell’’onda riflessa, nota la onda riflessa, nota la

lunghezza della sonda, consente di risalire alla velocitlunghezza della sonda, consente di risalire alla velocitàà V V

e quindi alla costante dielettrica relativa e quindi alla costante dielettrica relativa εεεεεεεεrr




r

kV

ε=

La TDR presenta numerosi La TDR presenta numerosi

vantaggi:vantaggi:

�� non comporta pericoli non comporta pericoli

per chi esegue la misuraper chi esegue la misura

�� èè poco invasivapoco invasiva

�� non necessita di non necessita di

calibrazionecalibrazione

�� fornisce misure con una fornisce misure con una

precisione del precisione del ±±±±±±±±2%2%

�� ben si presta ad una ben si presta ad una

automatizzazione delle automatizzazione delle

misuremisure Corso di Idraulica ed Idrologia Forestale Corso di Idraulica ed Idrologia Forestale -- Lezione 18bisLezione 18bis



Misura del potenziale matricialeMisura del potenziale matriciale


La misura della potenziale La misura della potenziale

matriciale si effettua, sia in matriciale si effettua, sia in

laboratorio che in campo, per laboratorio che in campo, per

mezzo di appositi strumenti detti mezzo di appositi strumenti detti

tensiometritensiometri

Il tensiometro Il tensiometro èè costituito da una costituito da una

capsula di un materiale porosocapsula di un materiale poroso a a

granulometria molto fine e molto granulometria molto fine e molto

uniforme che, posta in contatto uniforme che, posta in contatto

con il suolo, dopo un transitorio con il suolo, dopo un transitorio

pipiùù o meno lungo, si porta in o meno lungo, si porta in

equilibrio idraulico con essoequilibrio idraulico con esso



Il potenziale allIl potenziale all’’interno della interno della

capsula capsula èè lo stesso del suolo con lo stesso del suolo con

cui cui èè in contattoin contatto

Alle spalle della capsula porosa vi Alle spalle della capsula porosa vi

èè un un circuito idraulicocircuito idraulico nel quale nel quale èè

possibile misurare la pressione possibile misurare la pressione

delldell’’acquaacqua



Il materiale poroso costituente la Il materiale poroso costituente la

capsula capsula èè caratterizzato dal caratterizzato dal

cosiddetto cosiddetto punto di ingresso dpunto di ingresso d’’aria aria

(air entry (air entry pointpoint),), che rappresenta il che rappresenta il

valore del potenziale matriciale per il valore del potenziale matriciale per il

quale lquale l’’aria riesce a penetrare nei pori aria riesce a penetrare nei pori

e la capsula diviene insaturae la capsula diviene insatura

A questo punto lA questo punto l’’aria penetra nel aria penetra nel

circuito idraulico e non circuito idraulico e non èè pipiùù

possibile misurare il potenziale possibile misurare il potenziale

allall’’interno della capsula (il interno della capsula (il

tensiometro di disconnette)tensiometro di disconnette)



I materiali porosi attualmente in uso I materiali porosi attualmente in uso

hanno punti di ingresso dellhanno punti di ingresso dell’’aria di aria di

alcune decine di atmosfere, per cui la alcune decine di atmosfere, per cui la

disconnessione del tensiometro disconnessione del tensiometro

avviene non per lavviene non per l’’ingresso dellingresso dell’’aria, aria,

ma per formazione di bolle allma per formazione di bolle all’’interno interno

del circuito idraulico (intorno a del circuito idraulico (intorno a –– 0.6 0.6

atmatm))

La misura della pressione nel circuito La misura della pressione nel circuito

viene spesso effettuata con un viene spesso effettuata con un

manometro a cella di pressionemanometro a cella di pressione



InfiltrometroInfiltrometro a disco o ad anelloa disco o ad anello

LL’’infiltrometroinfiltrometro a disco consente di stimare tramite una a disco consente di stimare tramite una

misura diretta di infiltrazione i parametri di una misura diretta di infiltrazione i parametri di una

espressione approssimata dellespressione approssimata dell’’infiltrazione potenzialeinfiltrazione potenziale


Misura della conducibilitMisura della conducibilitàà idraulica idraulica

Si considera il solo moto verticale di infiltrazioneSi considera il solo moto verticale di infiltrazione




Applicando la Applicando la formula di formula di DarcyDarcy tra la tra la superficie del superficie del

suolosuolo ed il ed il fronte di inumidimentofronte di inumidimento, si ha:, si ha:

VVii = velocit= velocitàà di infiltrazionedi infiltrazione

LLff = profondit= profonditàà del fronte umidodel fronte umido

HHww = tirante idrico sulla superficie= tirante idrico sulla superficie

hhff = altezza piezometrica (o potenziale matriciale) in = altezza piezometrica (o potenziale matriciale) in

corrispondenza del fronte di inumidimentocorrispondenza del fronte di inumidimento

KKww = conducibilit= conducibilitàà idraulicaidraulica




In generale, se In generale, se HHww e e hhff sono trascurabili rispetto a sono trascurabili rispetto a LLff: :

LLff >> >> HHww; ; LLff >> >> hhff

si ottiene:si ottiene:




Tuttavia il suolo non Tuttavia il suolo non èè in condizioni di saturazione: vi in condizioni di saturazione: vi

può essere aria residua nei pori del suolopuò essere aria residua nei pori del suolo

Per i Per i suoli a grana grossasuoli a grana grossa (ghiaie e (ghiaie e

sabbie, si assume:sabbie, si assume:

Per i Per i suoli a grana finesuoli a grana fine (limi ed (limi ed

argille), si assume invece:argille), si assume invece:




dove dove KKfsfs èè la la conducibilitconducibilitàà idraulica in condizioni di idraulica in condizioni di

saturazione del suolosaturazione del suolo

Il metodo presenta scarsa accuratezza, in particolare Il metodo presenta scarsa accuratezza, in particolare

per dimensioni contenute del diametro dellper dimensioni contenute del diametro dell’’anello, che anello, che

conducono alla notevole sovrastima la conducibilitconducono alla notevole sovrastima la conducibilitàà

idraulicaidraulica




Si utilizza allora Si utilizza allora

l'l'infiltrometroinfiltrometro a doppio a doppio

anello, formato da due anello, formato da due

anelli concentrici, infissi anelli concentrici, infissi

nel suolo per una nel suolo per una

profonditprofonditàà proporzionale proporzionale

alle loro dimensionialle loro dimensioni

Durante la prova il tirante Durante la prova il tirante

idrico viene mantenuto idrico viene mantenuto

identico nei due anelliidentico nei due anelli

InfiltrometroInfiltrometro a doppio anelloa doppio anello



L'anello esterno ha la funzione di minimizzare la L'anello esterno ha la funzione di minimizzare la

componente orizzontale del flusso idrico; l'anello componente orizzontale del flusso idrico; l'anello

interno invece confina il suolo destinato alla prova di interno invece confina il suolo destinato alla prova di

infiltrazioneinfiltrazione

Il valore della conducibilitIl valore della conducibilitàà idraulica viene determinato idraulica viene determinato

dal rapporto fra la riduzione del tirante idrico [mm] e dal rapporto fra la riduzione del tirante idrico [mm] e

ll’’intervallo temporale in cui tale abbassamento si intervallo temporale in cui tale abbassamento si

manifesta [s; min; h]manifesta [s; min; h]

InfiltrometroInfiltrometro a doppio anelloa doppio anello



Il Il permeametropermeametro di di GuelphGuelph èè

costituito da:costituito da:

�� due cilindri coassiali da due cilindri coassiali da

immettere nel foro di misuraimmettere nel foro di misura

�� un serbatoio di acqua che un serbatoio di acqua che

funge da riserva idricafunge da riserva idrica

�� un tubo per lun tubo per l’’aspirazione aspirazione

dell'ariadell'aria

�� una valvola di fondouna valvola di fondo

PermeametroPermeametro GuelphGuelph



La graduazione del cilindro La graduazione del cilindro

consente di impostare il consente di impostare il

battente idrico e quindi il battente idrico e quindi il

carico idraulico da carico idraulico da

applicare applicare

Un supporto sagomato ed a Un supporto sagomato ed a

tenuta stagna contiene il tenuta stagna contiene il

foro per l'immissione foro per l'immissione

dell'acqua dell'acqua




Il fondo dello strumento, a Il fondo dello strumento, a

contatto con il suolo, contatto con il suolo, èè

costituito da un anello in costituito da un anello in

gomma con base ermetica gomma con base ermetica

e fessurato e fessurato

longitudinalmente, nel longitudinalmente, nel

quale quale èè inserita la parte inserita la parte

terminale del cilindro terminale del cilindro

esternoesterno




Una volta posizionato lo strumento e rifornita di acqua Una volta posizionato lo strumento e rifornita di acqua

la sua riserva, si rileva la riduzione dellla sua riserva, si rileva la riduzione dell’’altezza idrica altezza idrica

all'interno del serbatoio (interno od esterno, in funzione all'interno del serbatoio (interno od esterno, in funzione

delle caratteristiche idrauliche del suolo) ad intervalli di delle caratteristiche idrauliche del suolo) ad intervalli di

tempo prefissatitempo prefissati

La prova può considerarsi terminata quando lo La prova può considerarsi terminata quando lo

strumento fornirstrumento forniràà almeno tre valori uguali (o almeno almeno tre valori uguali (o almeno

prossimi), il che indica che si prossimi), il che indica che si èè raggiunta la condizione raggiunta la condizione

di stazionarietdi stazionarietàà




Il valore della conducibilitIl valore della conducibilitàà idraulica k saridraulica k saràà fornito dalla fornito dalla

seguente formula:seguente formula:

dove:dove:

LL11 = livello finale dell= livello finale dell’’acqua nel serbatoio graduatoacqua nel serbatoio graduato

LL22 = livello iniziale dell= livello iniziale dell’’acqua nel serbatoio graduatoacqua nel serbatoio graduato

∆∆∆∆∆∆∆∆t = intervallo di tempo fra le due rilevazionit = intervallo di tempo fra le due rilevazioni

t

LLk

∆

−=

21




La misura della curva di ritenzione consiste nella La misura della curva di ritenzione consiste nella

rilevazione simultanea su un campione di suolo del rilevazione simultanea su un campione di suolo del

contenuto dcontenuto d’’acqua e del potenziale matricialeacqua e del potenziale matriciale

Le tecniche di misura piLe tecniche di misura piùù usate sono le seguenti:usate sono le seguenti:

�� vasche vasche StackmanStackman, per la misura del tratto di curva , per la misura del tratto di curva

prossimo alla saturazioneprossimo alla saturazione

�� piastre di Richardspiastre di Richards, per la misura del tratto di curva , per la misura del tratto di curva

lontano dalla saturazionelontano dalla saturazione

Determinazione della curva di ritenzioneDeterminazione della curva di ritenzione


Le Le vasche vasche StackmanStackman consistono in una superficie di consistono in una superficie di

materiale poroso umido (di solito un impasto di caolino) materiale poroso umido (di solito un impasto di caolino)

posto in contatto con una sorgente idrica a potenziale posto in contatto con una sorgente idrica a potenziale

noto; i campioni di suolo vengono poggiati su di essa, noto; i campioni di suolo vengono poggiati su di essa,

assicurandosi che avvenga il contatto idraulicoassicurandosi che avvenga il contatto idraulico

Col tempo il potenziale matriciale allCol tempo il potenziale matriciale all’’interno dei interno dei

campioni si porta in equilibrio con quello della campioni si porta in equilibrio con quello della

superficie porosasuperficie porosa

A questo punto il campione viene prelevato e pesato, A questo punto il campione viene prelevato e pesato,

quindi si modifica il valore del potenziale della quindi si modifica il valore del potenziale della

superficie umida e si attende che una nuova situazione superficie umida e si attende che una nuova situazione

di equilibrio sia raggiuntadi equilibrio sia raggiunta



LL’’operazione viene ripetuta tante volte quanti sono i operazione viene ripetuta tante volte quanti sono i

punti della curva di ritenzione che si vogliono stimarepunti della curva di ritenzione che si vogliono stimare

Al termine della prova il campione viene essiccato in Al termine della prova il campione viene essiccato in

stufa per determinarne il peso secco, che consente di stufa per determinarne il peso secco, che consente di

associare a tutte le pesate effettuate in precedenza un associare a tutte le pesate effettuate in precedenza un

valore del contenuto dvalore del contenuto d’’acquaacqua



Le Le piastre di Richardspiastre di Richards sono contenitori dsono contenitori d’’acciaio a acciaio a

tenuta ermetica, entro i quali vengono posti piccoli tenuta ermetica, entro i quali vengono posti piccoli

campioni di suolocampioni di suolo

Attraverso un circuito di aria compressa viene imposta Attraverso un circuito di aria compressa viene imposta

una pressione nota alluna pressione nota all’’aria allaria all’’interno del contenitoreinterno del contenitore



Alla base del contenitore vi Alla base del contenitore vi èè un foro di drenaggio un foro di drenaggio

occluso da una piastra di materiale poroso a occluso da una piastra di materiale poroso a

granulometria molto fine e molto uniforme, granulometria molto fine e molto uniforme,

caratterizzato da un elevatissimo valore del punto di caratterizzato da un elevatissimo valore del punto di

ingresso dellingresso dell’’aria (> 30 aria (> 30 atmatm))

In tal modo, essendo il materiale della piastra In tal modo, essendo il materiale della piastra

totalmente saturo dtotalmente saturo d’’acqua, solo lacqua, solo l’’acqua, ma non lacqua, ma non l’’aria, aria,

può uscire dal contenitorepuò uscire dal contenitore



Il campione di suolo con il tempo si pone in equilibrio Il campione di suolo con il tempo si pone in equilibrio

con il valore del potenziale capillare corrispondente alla con il valore del potenziale capillare corrispondente alla

pressione dellpressione dell’’aria imposta; a questo punto, il campione aria imposta; a questo punto, il campione

viene estratto dal contenitore e rapidamente pesatoviene estratto dal contenitore e rapidamente pesato



Quindi si rimette il campione dentro il contenitore e si Quindi si rimette il campione dentro il contenitore e si

provvede a modificare la pressione dellprovvede a modificare la pressione dell’’aria, ripetendo aria, ripetendo

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