La “prova di pompaggio a portata variabile” detta anche “prova di pozzo” o “prova a gradini di portata” (step dradown test) consiste nel fissare almeno tre valori di portata crescenti, misurando nel tempo le depressioni piezometriche corrispondenti in condizioni pseudo-stazionarie.
Alla fine della prova, i risultati vengono diagrammati nella forma Portata – Abbassamento, ottenendo la cosiddetta Curva Caratteristica.
Lo scopo è quello di ricavare l’efficienza del pozzo, quindi di verificarne la corretta progettazione, e alcuni parametri idrodinamici dell’acquifero come:
- la trasmissività dell’acquifero;
- il coefficiente di conducibilità idraulica;
- il coefficiente di immagazzinamento;
- la portata specifica relativa;
- il raggio di influenza del pozzo;
Esecuzione della prova di pozzo. Gradini di portata
La prova di pozzo è eseguita realizzando dei gradini di portata, a portata costante durante una breve durata determinata, da 1 a 3 ore. Ogni gradino di portata è seguito da un arresto di pompaggio di uguale durata, che consente la risalita dell’acqua nel pozzo e la misura dell’abbassamento residuale. La portata iniziale è uguale a quella della potenza minima della pompa. Il numero dei gradini di portata è come minimo di quattro, essendo l’ultimo a portata elevata superiore alla portata critica. Per gli acquiferi a falda confinata possono essere sufficienti tre gradini di portata, mentre il numero dei gradini deve essere superiore per gli acquiferi a falda libera.
Riportando su una carta grafica lineare la coppia di dati di ogni gradino di portata, portata costante, in m3/sec ed abbassamento residuale in m si ottiene la curva caratteristica del pozzo, che può essere espressa analiticamente attraverso la relazione di C. E. Jacob (1950):
1) s = BQ + CQ2
dove:
- s (m) = abbassamento residuale al termine del gradino di portata Q;
- Q (m3/sec) = valore del gradino di portata;
- B = coefficiente che tiene conto delle perdite di carico lineari, sia al deflusso laminare esistente nell’acquifero, sia al condizionamento del pozzo;
- C = coefficiente che tiene conto delle perdite di carico quadratiche, che generalmente sono funzione del condizionamento del pozzo.
L’equazione diventa:
2) s = BQ
quando, per portate poco considerevoli, implicanti una bassa velocità, le perdite di carico nel tubaggio e nel filtro sono lineari o trascurabili. Quando invece la velocità effettiva nell’acquifero è superiore alla velocità critica, l’equazione diventa:
3) s = CQ2
La portata alla quale il secondo membro dell’equazione diventa predominante prende il nome di portata critica.
Stima dei parametri B e C della curva caratteristica
I parametri B e C possono essere ricavati dalla retta portate/abbassamenti specifici, di equazione, che deriva dalla 1):
4) s/Q = B + CQ (Fig. 1)
Il coefficiente B è ottenuto dall’intersezione della retta rappresentativa con l’asse degli abbassamenti specifici, mentre il coefficiente C è uguale alla pendenza della retta rappresentativa.
Figura 1 – Retta portate/abbassamenti specifici. Calcolo delle perdite di carico. Da J. Forkasiewicz (1978).
Geoapp Curva caratteristica
L’applicativo Curva Caratteristica consente di determinare la portata critica, la portata ottimale, l’abbassamento critico e l’efficienza di un pozzo per la prova di portata variabile (a gradini). Inseriti gradini di portata emunta e gli abbassamenti rilevati, la Geoapp fornisce in output grafici quali Abbassamenti specifici/portate e la curva caratteristica del pozzo (Portate/Abbassamenti). Possibilità di inserire gli abbassamenti osservati nel tempo manualmente o importando un file di teso o *.csv, salvataggio e apertura lavoro e generazione di relazione di calcolo in formato *.docx
Come si nota anche dal grafico i valori misurati si disperdono sul diagramma, per cui conviene ricavare i valori di B e C mediante il metodo dei minimi quadrati. Pertanto C viene fornito dall’espressione:
C (sec2/m5) = Σ Qi x (s/Q)i / Σ Qi x Qi
e B da:
B = (s/Q)medio – C x Qmedio
L’importanza del coefficiente C è illustrata nella tabella 1.0
Tabella 1.0 – Relazione fra coefficiente di perdita del pozzo, C e condizioni del pozzo (da W. C. Walton, 1962)
| Coefficiente di perdita del pozzo C (min2/m5) | Condizioni del pozzo |
| ≤ 0.5 | Correttamente progettato e sviluppato |
| 0.5 – 1.0 | Deterioramento moderato dovuto a intasamento |
| 1.0 – 4.0 | Deterioramento grave o intasamento |
| > 4.0 | Difficoltà a riportare il pozzo nelle condizioni originali |
| Coefficiente di perdita del pozzo C (sec2/m5) | Condizioni del pozzo |
| ≤ 1800 | Correttamente progettato e sviluppato |
| 1800 – 3600 | Deterioramento moderato dovuto a intasamento |
| 3600 – 14.400 | Deterioramento grave o intasamento |
| > 14.400 | Difficoltà a riportare il pozzo nelle condizioni originali |
Curva caratteristica
Una volta ricavati i coefficienti B e C dalla (1) è possibile creare il grafico Portate/Abbassamenti del pozzo (Figura 2):
Fig. 2 – Curva caratteristica pozzo (Portata/abbassamenti)
La portata critica (Qc), oltre la quale il rendimento di un pozzo diminuisce sino a renderne sconveniente l’esercizio a causa dei maggiori costi unitari di sollevamento, è identificabile dall’aumento della pendenza della curva caratteristica del pozzo.
Efficienza idraulica
L’efficienza di un pozzo, intesa come rapporto tra la perdita di carico dell’acquifero e l’abbassamento piezometrico totale, può essere espressa come segue:
Figura 3 – Efficienza visualizzata nella curva portate/abbassamenti
Per valori di efficienza <65% il pozzo non risulta progettato correttamente
Portata ottimale e Portata specifica
Individuato graficamente il punto critico si ottengono automaticamente la portata critica (Qc) (portata oltre la quale si innescano fenomeni di moto turbolento), la depressione critica (Δhc) (abbassamento oltere il quale in pozzo così elevato da non essere più sostenibile dal complesso acquifero-opera) e la portata ottimale di esercizio (Qe). Essendo la portata critica legata alla velocità critica della falda, non deve essere superata se non si vuole entrare in regime turbolento. La portata ottimale di esercizio è sempre inferiore a quella critica ed è pari a circa:
Qe = 0.9 Qc
Definiti i valori di Qc e Δhc, mediante la curva caratteristica, si calcola il valore della portata specifica del pozzo tramite la formula seguente:
Qs = Qc/Δhc
Pozzi elaborazione prove di emungimento – WTA
Elaborazione prove di emungimento WTA: è un software dedicato all’interpretazione dei dati delle prove di pompaggio.
Attraverso queste prove si calcolano i principali parametri idrodinamici dell’acquifero come la portata specifica, il coefficiente di permeabilità, la trasmissività , il coefficiente di immagazzinamento.
Le prove possono essere eseguite sia su pozzi singoli che su stazioni di prova. Per le seconde si considerano un pozzo, detto pilota, ed uno o più piezometri che vanno ubicati all’interno del raggio d’azione del pozzo.
