A mixed-dimensional model for direct current simulations in the presence of a thin high-resistivity liner in municipal solid waste landfills

Electrical Resistivity Tomography (ERT) has become a critical geophysical technique for subsurface characterization, offering insights into geological structures, hydrological conditions, and environmental challenges. This research aims to provide a tool for computing direct current (DC) sensitivity and to assess the effectiveness of geoelectrical investigations in Municipal Solid Waste Landfills. For the management of these infrastructures, it is crucial to know the geology in order to assess the stability and migration of pollutants from the waste. The study focuses on contributing to improved environmental protec- tion and more sustainable waste management practices. One aspect that is un- doubtedly of fundamental importance is evaluating the condition of high-density polyethylene (HDPE) liners placed below the waste mass such as the identifica- tion of potential contaminant plumes. The sensitivity of the current-based method in ERT is evaluated within the framework of a 3D mixed-dimensional numerical model developed for landfill monitoring. The findings of this study identify the mathematical approach as useful in reducing the complexity of the problem from a computational point of view. In addition, the sensitivity analysis of the var- ious configurations enables an optimal investigation in the areas of interest and optimisation of field acquisition time.

La Tomografia di Resistività Elettrica (ERT) è diventata una tecnica geofisica fondamentale per la caratterizzazione del sottosuolo, offrendo informazioni sulle strutture geologiche, le condizioni idrologiche e le problematiche ambientali. Questa ricerca si propone di fornire uno strumento per il calcolo della sensibilità in corrente continua (DC) e di valutare l’efficacia delle indagini geoelettriche nelle discariche di rifiuti solidi urbani. Per la gestione di queste infrastrutture è cruciale conoscere la geologia, al fine di valutare la stabilità e la migrazione degli inquinanti provenienti dai rifiuti. Lo studio mira a contribuire a una migliore tutela ambientale e a pratiche di gestione dei rifiuti più sostenibili. Un aspetto senza dubbio di fondamentale importanza è la valutazione delle condizioni dei rivestimenti in polietilene ad alta densità (HDPE) posti al di sotto della massa di rifiuti, così come l’identificazione di potenziali plume contaminanti. La sensibilità del metodo basato sulla corrente in ERT viene analizzata nel contesto di un modello numerico tridimensionale misto-dimensionale sviluppato per il monitoraggio delle discariche. I risultati di questo studio mostrano come l’approccio matematico risulti utile nel ridurre la complessità del problema dal punto di vista computazionale. Inoltre, l’analisi di sensibilità delle diverse configurazioni consente di ottimizzare le indagini nelle aree di interesse e di ridurre i tempi di acquisizione sul campo.