Strumentazione:

Gli strumenti di cui dispone il laboratorio ROCAS per determinare le caratteristiche idrauliche dei materiali sono:

• psicrometro WP4-T Water Potential Measurement DECAGON Devices, Inc. per determinare la funzione di ritenzione idrica nel range di potenziale tra -0.1 e -300 MPa. Il funzionamento si basa sul principio del punto di rugiada secondo cui la misura del potenziale viene effettuata usando l’equazione di Kelvin quando l’acqua presente in fase liquida nel campione e in equilibrio con l’acqua allo stato di vapore nella camera dello strumento in cui è inserito il campione stesso;
• metodo di evaporazione di Wind: consente di misurare sia la funzioni ritenzione idrica che quella di conducibilità idraulica nel range di potenziale tra -0.1 e -800 hPa. Consiste nel sottoporre un campione inizialmente saturo ad evaporazione, in ambiente termostatato, e nel misurare, nel tempo, le variazioni di peso quindi di contenuto d’acqua dovute all’evaporazione. Il potenziale viene misurato attraverso dei tensiometri inseriti lateralmente a diverse altezze nel campione;
• vasca di suzione di Stackman: consente di determinare la funzione di ritenzione idrica nel range di potenziale tra 0 e -100 hPa. Consiste in una vasca sul cui fondo è posto uno strato di sabbia, sul quale vengono poggiati dei campioni. Attraverso un sistema di regolazione del potenziale, esterno alla vasca e in continuità idraulica con lo strato di sabbia, si impostano i valori di potenziale via via crescenti che vengono trasmessi ai campioni. Raggiunto l’equilibrio per ogni valore di potenziale i campioni si pesano e si risale al valore del contenuto d’acqua corrispondente al potenziale noto;
• quasi-Steady Centrifuge (QSC) Method (Caputo and Nimmo, 2005): consente di determinare sia la funzione di ritenzione idrica che di conducibilità idraulica nel range di potenziale da 0 to -50 kPa, utilizzando accelerazioni centrifughe da 230 a 2000 rpm. Questo metodo utilizza un apparato sperimentale appositamente progettato per essere inserito nei buckets di una centrifuga da pavimento. La parte superiore dell’apparato consiste in un serbatoio sul cui fondo è posto uno strato di materiale granulare che regola la velocità di flusso d’acqua nel campione durante il test. La parte inferiore dell’apparato è costituita da una piastra ceramica che poggia su un disco metallico forato adagiato sul fondo del bucket. Il campione raggiunge la stazionarietà del contenuto d’acqua dopo una serie di run nella centrifuga eseguiti con determinate condizioni operative corrispondenti a differenti valori di potenziale. Raggiunta la stazionarietà del contenuto d’acqua nel campione, quando il suo peso è costante, il valore di potenziale è misurato utilizzando un tensiometro da contatto. Il valore di della conducibilità idraulica corrispondente al potenziale misurato viene calcolato utilizzando la legge di Darcy-Buckingham nel campo centrifugo.

La strumentazione per le misure geofisiche comprende:

• sensori elettromagnetici CMD (GF Instruments) basati sul principio dell’induzione elettromagnetica nel dominio della frequenza (FDEM). Per la trasmissione e ricezione del segnale elettromagnetico vengono utilizzate delle bobine di dimensioni differenti. La bobina trasmittente invia un impulso di corrente alternata sinusoidale che, per il fenomeno dell’induzione elettromagnetica, produce un campo magnetico primario variabile in grado di indurre un flusso di corrente nel terreno. Se nel sottosuolo è presente un’anomalia di conducibilità elettrica la corrente indotta crea un campo magnetico secondario, distorto rispetto a quello primario in direzione, ampiezza e fase, che viene registrato dalla bobina ricevente. In particolar modo, il rapporto fra il campo magnetico secondario e primario fornisce informazioni sulla distribuzione della conducibilità elettrica e suscettività magnetica dei materiali attraversati. L’IRSA-CNR possiede differenti sensori elettromagnetici che investigano profondità diverse con varie risoluzioni;
• georesistivimetro Syscal Switch Pro 96 (Iris Intruments): consente di misurare in campo la resistività elettrica, inverso della conducibilità, dei materiali investigati al fine di ricostruire la distribuzione della resistività elettrica nel sottosuolo. Per la trasmissione e ricezione del segnale elettrico vengono utilizzati degli elettrodi in acciaio inox infissi nel terreno lungo stendimenti o ai nodi di un grigliato. Un impulso elettrico in corrente continua, immessa nel terreno mediante una coppia di elettrodi (dipolo di corrente), si propaga nel sottosuolo in funzione delle caratteristiche elettriche dei mezzi attraversati. In presenza di un mezzo avente caratteristiche elettriche differenti, la corrente si distorce addensandosi nelle zone più conduttive o diradandosi nelle zone meno conduttive. La differenza di potenziale è registrata ai capi di un’altra coppia di elettrodi (dipolo di potenziale) in modo da fornire la resistenza del terreno uguale al rapporto fra la differenza di potenziale registrata e la corrente immessa. La lunghezza dello stendimento elettrico è generalmente correlata con la profondità d’investigazione raggiunta e la distanza fra gli elettrodi è funzione della risoluzione dell’imaging geofisico.

La strumentazione per il monitoraggio quali-quantitativo delle risorse idriche sotterranee comprende:

• anello infiltrometrico di grande diametro utilizzato per caratterizzare da un punto di vista idraulico il mezzo investigato e stimare la conducibilità idraulica satura di campo e la velocità d’infiltrazione. Tali misure vengono effettuate installando e sigillando un anello infiltrometrico nel mezzo affiorante. L’anello infiltrometrico di diametro variabile (raggio < 50 cm) tale da inglobare le eterogeneità dei mezzi investigati garantisce la rappresentatività delle misure. Il test infiltrometrico condotto a carico costante o variabile, può essere combinato con misure geoelettriche acquisite in modalità time-lapse in grado di monitorare l’approfondimento del fronte umido di infiltrazione nella zona vadosa;
• freatimetri OTT –KL 010 da 80 e 120 m a segnalatore acustico e luminoso con nastro piatto in polietilene a graduazione centimetrica per misure rapide e puntuali di soggiacenza della falda in pozzi di monitoraggio per la ricostruzione di superfici piezometriche e dei livelli idrici in canali;
• freatimetro ad interfaccia acqua-olio SOLINST Interface Meter -Model 122 da 100 m dotato di una sonda munita di un elettrodo e un rilevatore a raggi infrarossi che oltre al livello idrico in pozzo, piezometro o cisterna, è in grado di rilevare e misurare (fino a 1 mm) la presenza di prodotti surnatanti (liquidi noti come LNAPL) o subnatanti nel fondo degli stessi (liquidi noti come DNAPL). L’avvolgicavo è dotato di un circuito di segnalazione visivo e acustico, che permette di segnalare e differenziare gli strati di prodotto dall’acqua. Il ridotto diametro della sonda consente un facile accesso anche in piezometri di diametro ridotto o comunque in passaggi molto stretti. Idoneo per l’uso in ambienti potenzialmente esplosivi. Impiegato per misurare strati di inquinanti/idrocarburi nei pozzi e piezometri di monitoraggio di discariche;
• termo-conduttivimetro Delta OHM HD2106.2, sonda munita di datalogger per la misura di temperatura (da -20°C a +200°C) e conducibilità elettrica (da 0 a 200 mS/cm) con temperatura standard di riferimento a 20°C o 25°C. Impiegato per misure rapide e semplici di qualità di acque superficiali e sotterranee in laboratorio o in campo. La limitata lunghezza del cavo della sonda (max 10 m) ne limita l’utilizzo diretto in pozzi o in acque superficiali profonde e lo rende più idoneo per misure su campioni d’acqua prelevati;
• sonde multiparametriche impiegate per il monitoraggio dei livelli idrici di acque superficiali e sotterranee, e per il monitoraggio dell’intrusione salina, di scarichi di acque reflue, di contaminazioni da sostanze inquinanti e di discariche. In modalità dinamica consentono la realizzazione di profili verticali dei parametri monitorati in pozzo o più generalmente lungo una colonna idrica. Particolarmente utili duranti la realizzazione di prove di portata e prove di tracciamento con utilizzo di traccianti salini;
• CTD DIVER: sonda sommergibile munita di datalogger per il monitoraggio in continuo dei parametri di pressione idrostatica (da 0 a 100 m), temperatura (da -20°C a +80°C) e conducibilità elettrica (da 0 a 120 mS/cm), restituita come conducibilità vera o standardizzata a 25°C. Se collegata ad un cavo per trasferimento dati DDC consente anche la visualizzazione dei dati in tempo reale;
• sonda OTT ecoLog800: sonda idonea per installazione in pozzo che consente la misurazione continua o in tempo reale di livello dell’acqua (da 0 a 100 m), temperatura (da -25°C a +70°C) e conducibilità elettrica (da 0 a 120 mS/cm) con temperatura standard di riferimento a 20°C o 25°C. I valori di conducibilità elettrica vengono anche restituiti in termini di TDS o salinità tramite appositi algoritmi (Standard Method o USGS 2311). La sonda, oltre a memorizzare i dati acquisiti, è munita di un sistema per la trasmissione in remoto dei dati;
• IDRONAUT OCEAN SEVEN 305: sonda munite di datalogger per il monitoraggio in continuo di 6 parametri: conducibilità elettrica (da 0 a 64 mS/cm), temperatura (da -1°C a +50°C), pressione (da 0 a 100 bar), ossigeno disciolto (da 0 a 50ppm), pH (da 0 a 14), redox (±1000mV). La sonda munita di cavo DDC comunica con PC tramite apposito software che permette la visualizzazione in tempo reale delle misure.

La strumentazione per la determinazione delle proprietà fisiche e meccaniche di suoli e rocce e per la loro classificazione (peso dell’unità di volume, peso specifico dei grani, contenuto d’acqua, granulometria per setacciatura e per sedimentazione, permeabilità a carico costante, a carico variabile) comprende:

• picnometri da 100 cc e da 50 cc;
• agitatore riscaldatore magnetico;
• serie di setacci che coprono il range 0.062 mm ≤ Φ ≤ 200 mm;
• cilindro di sedimentazione;
• bilance elettroniche di precisione;
• essiccatori da vuoto;
• forno per essicazione campioni a 105°C;
• trivelle manuali ed elettriche per prelievo campioni;
• frigorifero e congelatore da laboratorio;
• camera termostatata.