Studio delle problematiche idrogeologiche connesse al dimensionamento delle barriere idrauliche nell'ambito del disinquinamento degli acquiferi contaminati

The aim of this thesis work is to analyse the hydrogeological issues involved in the sizing and in the optimization of hydraulic barriers. These are one of the most widely used groundwater remediation technologies and therefore a very important scientific and socio-economic topic. Hydraulic barrier's effectiveness is often reduced because of incorrect location, which is not sufficiently related to the contamination and hydrogeological scenarios. This study, starting from the state of the art and using some analytical methods and the numerical model FEFLOW, analyzes a series of solutions for different scenarios in order to identify optimization criteria strictly related to the hydrogeological situation and the state of contamination. The work shows the reliability of the Javandel & Tsang (1984) analytical method also for unconfined aquifers; however, the indications given by this method need to be reviewed through more complex tools, like numerical models. The work examines the feasibility to realize combined barriers in scenarios generally unfavourable for hydraulics barriers, as low transmissivity aquifer or retarded contaminant. In terms of containing the contamination, simulations reveal the potentiality to decrease expected pumping rates or to increase the spacing of the extraction wells, combining the traditional barrier with a physical one or realizing interjected recharging wells a little upstream or downstream. In terms of aquifer remediation, the association of a traditional extraction barrier and an injection one, upstream or downstream the polluted area, can highly reduce the remediation time. In the end a series of project models about a real site contaminated by chromium VI are performed. They show that, through an efficient conceptual model, remediation technologies can be evaluated considering the contamination and hydrogeological scenarios together with other problems -like contingent logistical restriction.

Il presente lavoro di tesi tratta le tematiche idrogeologiche connesse al dimensionamento e all'ottimizzazione delle barriere idrauliche. Tali interventi, volti a modificare il flusso delle acque di falda per deviare o intercettare flussi contaminati, rappresentano un tema di grande interesse scientifico e socio-economico. Le loro funzionalità vengono spesso ridotte, in ragione di un dimensionamento poco attento alle caratteristiche idrogeologiche e di contaminazione dei siti. Partendo da una consistente base bibliografica e con l'utilizzo di strumenti analitici e del modello numerico FEFLOW, vengono analizzate differenti soluzioni di intervento in diversi scenari, allo scopo di individuare criteri di ottimizzazione legati all'assetto idrogeologico e allo stato della contaminazione. E' emersa anzitutto l'attendibilità del metodo analitico di Javandel & Tsang (1984) anche nell'ambito di acquiferi superficiali. Tuttavia viene evidenziata la necessità di riconsiderare tali indicazioni con strumenti in grado di valutare complessità maggiori, come i modelli numerici. Il lavoro approfondisce la potenzialità di operare con barriere idrauliche su più linee e tramite interventi misti, anche in condizioni generalmente non ottimali per le barriere idrauliche, come acquiferi poco trasmissivi o contaminanti molto ritardati. In particolare è emerso che le barriere fisiche associate a pozzi di emungimento e l'interposizione di pozzi di ricarica subito a monte o valle di una barriera di estrazione, migliorano il contenimento di inquinanti, anche a fronte di una riduzione delle portate o di un distanziamento dei pozzi-barriera. L'associazione di barriere di emungimento e pozzi di ricarica a monte o valle della contaminazione, permette di velocizzare notevolmente gli interventi di bonifica. L'elaborato si conclude con la realizzazione di una serie di modelli progettuali relativi a un sito reale interessato da contaminazione di cromo VI. Tramite questi modelli è stato dimostrato come un corretto modello concettuale, anche semplice, permetta di valutare in modo veloce e chiaro le varie possibilità di intervento, considerando le peculiarità del sito unitamente a complicazioni aggiuntive come i possibili vincoli logistici.