12.11 acqua nei suoli-richards3d
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Solving the 3D Richards equation in a planar hillslope. Phenomenology and commentsTRANSCRIPT
L’acqua nei suoli e nel sottosuolo Richards 3D
Riccardo Rigon
Jay
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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
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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
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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
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All’inizio della precipitazione, a parte nella
zona vicino allo spartiacque la pressione è
costante su tutto il transetto
Discussioni
R. Rigon
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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
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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
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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
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When simulating is understandingco
urt
esy
of
E. C
ord
ano
come si può dedurre dal grafico sottostante
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R. Rigon
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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
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R. Rigon
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Così
All’inizio le condizioni per ottenere un flusso praticamente verticale
sono soddisfatte
cou
rtes
y of
E. C
ord
ano
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R. Rigon
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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
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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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