Groundwater and solute trasport numerical modelling using GIS

Il corso GWGIS, afferente alla ex scuola di dottorato in Scienze della Terra dell'Università degli Studi di Siena, è nato con lo scopo di fornire i fondamenti base sulla circolazione delle acque sotterranee e dei modelli numerici di trasporto dei soluti al fine di valutare il flusso di acque sotterrane e prevedere il trasporto dei contaminanti utilizzando tecniche di modellazione e strumenti GIS.

I modelli numerici delle acque sotterranee simulano casi reali, mediante la semplificazione dell'assetto locale idrogeologico e la chimica delle acque sotterranee. La loro applicazione consente la valutazione del flusso di acque sotterranee e l'analisi del trasporto di contaminanti negli acquiferi.
  

  

 

Fin dalla sua introduzione nei campi scientifici e di ingegneria ambientale, la modellazione numerica delle acque sotterranee ha consentito l'organizzazione, la quantificazione e la comprensione di un'enorme quantità di dati geoidrologici.
 

Al fine di effettuare la gestione di dati idrologici e idrogeologici (come precipitazioni, parametri idrodinamici e idrodispersivi), è necessario trattare dati spaziali e temporali. Un approccio GIS consente di visualizzare, gestire e manipolare direttamente i dati per mezzo di mappe raster o vettoriali. Questo approccio semplifica fortemente l'implementazione di dati nella modellazione delle acque sotterranee, cosa che prima richiedeva tempo ed era soggetta ad errori.

Le lezioni, svolte al CGT tra Febbraio e Marzo 2008 e tenute in lingua inglese, sono iniziate con un'introduzione ai metodi GIS collegati alla tematica delle acque sotterranee e dellla modellazione numerica del trasporto di soluti, e con una introduzione di idrogeologia dei contaminanti al fine di definire una serie di modelli numerici delle acque sotterranee durante le esercitazioni in classe. I modelli numerici possono essere utilizzati per risolvere complessi problemi idrogeologici, come il dimensionamento dei pozzi di pompaggio, la definizione di zone di protezione della testa di pozzo, la progettazione di sistemi di drenaggio, la gestione della bonifica del territorio, la simulazione di scenari di trasporto di contaminanti, e così via.  

Durante la prima parte del corso sono state inoltre definite le principali fonti di contaminazione/inquinamento relative a zone sature e insature, come  le basi di trasporto e di descrizione del processo di modellazione per mezzo dello sviluppo del modello concettuale "Source-Pathway-Target". Esercizi pratici al PC si sono concentrati sui processi di apprendimento di migrazione dei contaminanti. 

 

Sono stati introdotti  e sinteticamente descritti i parametri idrogeologici, coinvolti nelle modellizzazioni idrogeochimiche e delle acque sotterranee: successivamente, gli studenti hanno imparato metodi geostatistici utilizzati per l'interpolazione dei dati attraverso programmi informatici, con strumenti open source e codici numerici di pubblico dominio.

 ....Durante le esercitazioni in classe i partecipanti hanno prodotto modelli numerici. Utilizzando i dati ottenuti dai casi di studio, gli studenti hanno imparato la costruzione di un modello concettuale, la discretizzazione dominio del modello nello spazio e nel tempo, definendo confini e le condizioni iniziali, la taratura e la validazione del modello (per mezzo dei codici numerici MODFLOW-2000 e MODFLOW-2005), utilizzando il modello implementato a fini predittivi e per risultati attuali.