A dual-permeability model for simulating water infiltration into unsaturated, fractured and swelling soils

Un modello a permeabilità duale per la simulazione dei processi di infiltrazione in terreni insaturi, fratturati e rigonfianti. Il presente lavoro propone un modello a permeabilità duale "evolvente", per l'analisi dei processi di infiltrazione in mezzi porosi rigonfianti e fessurati. Le fessure si comportano come tubi di flusso soggetti a progressivo restringimento per aumento del contenuto d'acqua nella matrice rigonfiante. Parte della portata di afflusso viene trattenuta dalla matrice per infiltrazione verticale mentre parte passa, per effetto della gravità, attraverso le fessure, da cui si infiltra lateralmente nella matrice stessa. Il flusso in matrice è calcolato attraverso l'equazione di Richards in due dimensioni mentre la quantità di acqua che attraversa l'interfaccia è stimata in funzione della disponibilità di acqua in frattura e della massima capacità di assorbimento della matrice. Il modello considera la presenza, ad una certa profondità, di un livello a maggiore permeabilità che introduce gli effetti indotti dalla stratificazione del terreno dando luogo alla formazione di una barriera capillare. L'applicazione del modello ad un terreno limoso fessurato ha mostrato come, in caso di precipitazione intensa, il flusso verticale raggiunga in pochi minuti profondità notevoli (1.5 m e più) mentre nel caso di pioggia poco intensa è limitato agli strati più superficiali e avviene in tempi maggiori. Circa il restringimento delle fessure, è emerso un rigonfiamento differenziato e irregolare localizzato in superficie, con chiusura totale delle fratture stesse per piogge deboli e prolungate.