Modellizzazione dsi segnali gravimetrici e quantificazione dell'incertezza associata a prove di emungimento in falda acquifera

This manuscript investigates the conditions under which it is possible to detect, at ground level, a gravity variation due to the withdrawal of water from the phreatic aquifer, subjected to pumping, by using a traditional relative gravimeter or a new generation MEMS accelerometer. Moreover, this research, basing on the modeling of the gravimetric response originated from a pumping experiment, investigates whether or not the measurement of the local gravity variation can be used together with the piezometric head measurements to enhance the characterization of the groundwater- media, using a noninvasive technique that does not require additional boreholes to monitor the water level. Furthermore, this study determines the propagation of the uncertainty of the lumped parameters, relating to a specific groundwater-medium, on the local measurements of time-variable gravity. The specific aim of this Master Thesis is the description of the gravitational influence of a pumping experiment in relation with the specific dimensions of the site, using a methodology that can be applied to different site-specific conditions. Finally, the optimal location of gravimeters is investigated, as well as the conditions under which it is possible to use gravity measurements together with level measurements, to estimate more accurate hydrologic parameters. This research implements a variance-based sensitivity analysis of the Sobol indices, which considers the impact of the interactions among the hydrologic variables on the gravimetric response of the pumping experiment.

In questo elaborato si vuole determinare in che condizioni il ritrarsi delle masse d'acqua dall’acquifero freatico, quando esso è sottoposto ad emungimento, provoca una variazione di gravità di entità tale da poter essere rilevata al suolo da un gravimetro relativo di precisione di tipo tradizionale o da un accelerometro di nuova generazione di tipo MEMS. Proponendo una modellizzazione della risposta gravimetrica, indotta da una prova di emungimento, si vuole determinare anche se la misura di variazione di intensità della gravità locale possa essere utilizzata per affiancare le misure di livello piezometrico, migliorando così la caratterizzazione delle proprietà dell'acquifero, con una tecnica non invasiva che non comporti ulteriori carotaggi per monitorare i livelli. Si vuole determinare altresì come l’incertezza legata a parametri omogenei per l’acquifero in esame si propaga sulle misure di variazione della gravità locale al suolo. Obiettivo specifico di questa tesi è descrivere l'influenza gravitazionale di una prova di pompaggio rispetto a dimensioni caratteristiche del sito, con un metodo applicabile in condizioni sito-specifiche variabili. Si vuole determinare infine quale sia un’adeguata disposizione dei gravimetri al suolo e descrivere quando utilizzare le misure di gravità oltre a quelle di livello, per una stima corretta dei parametri idrologici. Tale studio verrà condotto mediante una analisi della varianza degli indici di Sobol che prendono in esame come le diverse variabili idrologiche interagiscono nel determinare la risposta gravimetrica all’emungimento.