Misure di trasporto superficiale e iporeico in un corso d acqua naturale

Transport processes of substances that are present in natural water courses and solute longitudinal dispersion phenomena involve a large number of physical variables and, therefore, are difficult to analyse. Nevertheless, in the case of one-dimensional steady flow, convection due to mean water velocity and the longitudinal dispersion coefficient may be sufficient to characterise the behaviour of a stream. Studies effected in the last twenty years have shown the importance of another phenomenon: the solute exchange between the main channel and the lateral dead zones. Solutes experience a temporary storage, and then are released in the superficial water body. In the present work some experimental tests performed in the Surdo Torrent (Calabria, Italy) are described. The tests are relative to the measure of the conductivity variation of water due to the impulsive local injection of passive solute (sodium chloride). Results evidence the non negligible phenomena of hyporheic exchange and their influence on the superficial transport. The application of the software OTIS-P, which solves the equation governing the solute exchange with the storage zones, coupled with the advection-dispersion equation, permitted the assessment, for each river reach analysed, of the longitudinal dispersion coefficient and the Transient Storage Model parameters, concerning the hyporheic exchange.

I processi di trasporto delle sostanze presenti nei corsi d'acqua naturali e i fenomeni di dispersione longitudinale dei soluti coinvolgono un gran numero di grandezze fisiche e risultano, pertanto, di difficile analisi. Nel caso di correnti in moto permanente monodimensionale, tuttavia, la convezione legata alla velocità media dell'acqua e il parametro di dispersione longitudinale possono essere sufficienti a caratterizzare il comportamento di un alveo fluviale. Studi effettuati nell'ultimo ventennio hanno mostrato l'importanza di un ulteriore fenomeno, lo scambio di soluti tra il canale principale e le zone laterali di ristagno e la zona iporeica: i soluti subiscono una temporanea ritenzione nelle zone di immagazzinamento, per essere poi rilasciati nella corrente superficiale. Nel presente lavoro, si descrivono alcune prove sperimentali effettuate in situ nel Torrente Surdo (Calabria), relative alla misura della variazione di conduttività del corso d'acqua a seguito di un'immissione puntuale e impulsiva di soluto passivo (cloruro di sodio). I risultati della sperimentazione hanno evidenziato l'esistenza di non trascurabili fenomeni di scambio iporeico e la loro influenza sul trasporto superficiale. L'applicazione del software OTIS-P, che risolve l'equazione che governa lo scambio di soluti con le zone di immagazzinamento accoppiata con l'equazione di advezione-dispersione, ha consentito di ricavare, per ciascun tratto fluviale analizzato, il coefficiente di dispersione longitudinale e i parametri del modello a uno strato di immagazzinamento (Transient Storage Model, TSM), per quanto riguarda lo scambio iporeico.