Modellazione delle variazioni spazio-temporali delle caratteristiche di qualità dei corsi d’acqua naturali

In tale pubblicazione è effettuata la modellazione delle modalità di convogliamento delle sostanze contaminanti presenti nella corrente con un approccio lagrangiano, in grado di superare le difficoltà numeriche che, di norma, si osservano nella discretizzazione dei termini convettivi presenti nelle equazioni di continuità dei contaminanti stessi. Più in particolare, il modello proposto si basa su una tecnica disaccoppiata, in cui il moto dell’acqua è descritto mediante il Metodo dei Volumi Finiti, intrinsecamente idoneo a portare in conto geometrie altamente variabili e la presenza di eventuali risalti idraulici, mentre il moto dei costituenti è simulato con l’ausilio di un Approccio Lagrangiano, particolarmente efficace dal punto di vista computazionale e, intrinsecamente conservativo. Il modello proposto è utilizzabile in contesti caratterizzati sia da una forte variabilità delle sezioni trasversali e delle pendenze di fondo, tipiche della maggior parte dei corsi d’acqua italiani, sia da una variabilità, seppure non esasperata, delle portate defluenti, sia dall’eventuale presenza di risalti, eventualmente multipli, frequentemente osservabili nei tratti pedemontani dei corsi d’acqua. Inoltre, esso è in grado di portare in conto la molteplicità dei fenomeni che si sviluppano all’interno dei vari tronchi del sistema, quali i processi di semplice trasporto delle sostanze disciolte (convezione), lo sviluppo di fenomeni dispersivi (legati alle disuniformità, esistenti nell’ambito delle sezioni trasversali, della distribuzione delle velocità medie locali), gli eventuali fenomeni diffusivi che possono essere osservati quando si realizzano velocità molto ridotte, nonché l’ingresso puntuale o diffuso di sostanze, o eventuali reazioni che si sviluppano nel caso in cui le sostanze disciolte non risultano conservative. Il modello è stato validato con l’ausilio di una serie di test numerici che hanno dimostrato la potenzialità di tale modello di rispondere agli obbiettivi proposti, tra cui quello di evitare l’introduzione di dispersioni numeriche.