1,721,011 research outputs found
Hydrological processes of a closed catchment-lake system in a semi-arid Mediterranean environment
No full textEVALUATION OF THE SOIL WATER BALANCE IN AN ALLUVIAL FLOODPLAIN WITH A SHALLOW GROUNDWATER TABLE
No full textMany of the hydrological and ecological functions of alluvial flood plains within watersheds depend on the water flow exchanges between the vadoze soil zone and the shallow groundwater. The water balance of the soil in the flood plain is investigated, in order to evaluate the main hydrological processes that underlie the temporal dynamics of soil moisture and groundwater levels. The soil moisture and the groundwater level in the flood plain were monitored continuously for a three-year period. These data were integrated with the results derived from applying a physically-based numerical model which simulated the variably-saturated vertical water flow in the soil. The analysis indicated that the simultaneous processes of lateral groundwater flow and the vertical recharge from the unsaturated zone caused the observed water table fluctuations. The importance of these flows in determining the rises in the water table varied, depending on soil moisture and roundwater depth before precipitation. The monitoring period included two hydrological years (September 2009–September 2011). About 13% of the precipitation vertically recharged the groundwater in the first year and about 50% in the second. The difference in the two recharge coefficients was in part due to the lower groundwater levels in the recharge season of the first hydrological year, compared to those observed in the second. In the latter year, the shallow groundwater increased the soil moisture in the unsaturated zone due to capillary rise, and so the mean hydraulic conductivity of the unsaturated soil was high. This moisture state of soil favoured a more efficient conversion of infiltrated precipitation into vertical groundwater recharge. The results show that groundwater dynamics in the flood plain are an important source of temporal variability in soil moisture and vertical recharge processes, and this variability must be properly taken into account when the water balance is investigated in shallow groundwater environments
Valutazione della ricarica della falda in un fondovalle alluvionale: monitoraggio ambientale e simulazioni numeriche
No full textRISPOSTA IDROLOGICA E DINAMICA DELLA FALDA IN UN BACINO SPERIMENTALE NELL’AMBIENTE SEMI-ARIDO MEDITERRANEO
No full textEffects of maquis clearing on the properties of the soil and on the near-surface hydrological processes in a semi-arid Mediterranean environment
No full textMany hillslopes covered with maquis in the semi-arid Mediterranean environment have been cleared in recent decades. There is little information on what effect this has on the hydrology of the soil. We compared the hydraulic properties of the soil and the subsurface hydrological dynamics on two adjacent sites on a hillslope. One site was covered with maquis, the other with grass. The
grass started to grow some 10 years ago, after the maquis had been cleared and the soil had been ploughed. Our study found that the hydraulic properties and the hydrological dynamics of the maquis and the grassed soil differed greatly. The grassed soil had less organic matter and higher apparent density than did the soil covered in maquis. Moreover, the maquis soil retained more water than the grassed soil in the tension range from saturation to 50 cm of water. Infiltration tests performed in summer and in winter indicated that the field saturated hydraulic conductivity (Kfs) of the maquis soil was higher than that of the grassy soil. However the data showed that the Kfs of the two soils changed with the season. In the maquis soil the Kfs increased from summer to winter. This was assumed to be due to water flowing more efficiently through wet soil. By contrast, in the grassy soil the Kfs decreased from summer to winter. This was because the desiccation cracks closed in the wet soil. As result, the influence of the land use change was clear from the Kfs measurements in winter, but less so from those in the summer. Changes in land use altered the dynamics of the infiltration, subsurface drainage and soil water storage of the soil. The maquis soil profile never saturated completely, and only short-lived, event based perched water tables were observed. By contrast, soil saturation and a shallow water table were observed in the grass covered site throughout the wet season. The differences were assumed to be due to the high canopy interception of the maquis cover, and to the macropores in the grassed soil being destroyed after the maquis had been cleared and the soil ploughed. The results of this work are helpful for predicting the changes in the hydraulic properties of the soil and in the near-surface hydrological processes in similar Mediterranean environments where the natural vegetation has been cleared. These changes must be taken into consideration when developing rainfall-runoff models for flood forecasting and water yield evaluation
Monitoraggio e simulazione del flusso idrico nella sequenza suolo-roccia calcarea
No full textUn sito è stato strumentato nella Sardegna nord-occidentale per lo studio sperimentale delle interazioni tra il substrato roccioso calcareo e i processi idrologici superficiali e sottosuperficiali in un ambiente mediterraneo. Lo schema sperimentale consiste nel monitoraggio integrato dell’umidità del suolo e della tensione idrica nel suolo e nel substrato calcareo non saturo per il primo metro di profondità. La caratterizzazione idraulica della roccia è stata eseguita in laboratorio tramite un esperimento di evaporazione. Il monitoraggio in campo ha evidenziato che il flusso idrico nella roccia non satura può verificarsi sia attraverso la matrice porosa della roccia, sia attraverso le fratture, nella forma di flusso preferenziale. L’applicazione di un modello di simulazione a permeabilità duale suggerisce che la matrice porosa della roccia svolge un ruolo fondamentale nei processi di ricarica della falda acquifera, con un contributo quantitativamente paragonabile a quello delle fratture
Field monitoring and dual permeability modelling of water flow through unsaturated calcareous rocks
No full textEnvironmental monitoring was carried out in order to investigate the role of topsoil, rock matrix and fractures
in controlling the water flow in unsaturated zone of calcareous rocks and in determining the timing
and the magnitude of groundwater recharge. A comprehensive dataset of climate data, soil moisture and
rock pressure heads was used to evaluate a physically based 1D dual permeability model, in order to simulate
the water flow in the vertical profile to the groundwater table. The parameters of water retention
and unsaturated hydraulic conductivity curves in soil and rock matrix were estimated using two evaporation
experiments in the laboratory and the tension infiltrometer in the field. The other sensitive parameters
of the model were calibrated using an optimization procedure based on combinations of randomly
sampled parameters. Once the model had been calibrated, it was used to obtain insights into the hydrological
processes through the unsaturated profile, down to the water table. The soil acts as a attenuation
layer, determining the timing and the magnitude of drainage fluxes towards the unsaturated rock zone.
The low permeability petrocalcic horizon below the soil, which frequently occurs in semi-arid regions,
plays a key role in controlling the water exchanges between the soil and the rock. Most water flow in
the top of the rock profile occurs through the fractures. This fracture flow becomes less along the profile,
as a part of it gradually infiltrates into the unsaturated rock matrix. Fracture water infiltrates entirely into
the matrix only when the unsaturated rock zone is very thick, so that in sites with a shallow water table
fracture flow may be the dominant groundwater recharge mechanism. The flow through the matrix is
continuous over time and at the water table it becomes constant and independent of large seasonal
and annual variations in rainfall. The flow through the unsaturated matrix is the dominant groundwater
recharge mechanism. In dry summers and in drought years the continuous matrix water flow sustains the
recharge, thus maintaining high groundwater levels when more water is extracted. This is important in
regions where groundwater from unconfined calcareous aquifers are important water resources. The
recharge through the fractures is sensitive to the annual rainfall pattern and also contributes to the
groundwater in years when the rainfall is greater
Indagini sperimentali e modellazione degli effetti idrologici dei cambiamenti climatici e di uso del suolo in ambiente mediterraneo - Il lago di Baratz
No full textIl bacino imbrifero dell’unico lago naturale della Sardegna è stato accuratamente strumentato al fine di rilevare nel dettaglio i processi idrologici e comprendere le cause che hanno prodotto in questi ultimi decenni una progressiva riduzione dei volumi idrici invasati nel lago, fino quasi a provocarne la totale scomparsa. I dati finora raccolti e gli studi effettuati mostrano che, nel processo di riduzione degli apporti idrici al lago, il ruolo primario è svolto sia dal cambiamento climatico, sia dal cambiamento di uso del suolo seguito al disboscamento di gran parte del bacino imbrifero. Misure comparative di umidità e temperatura del suolo sotto una copertura boscata e una copertura a pascolo effettuate in un versante, nelle medesime condizioni climatiche e geomorfologiche, stanno rilevando un comportamento idrologico nettamente differenziato: il suolo disboscato, alterato e rimaneggiato dalle arature, ha mostrato una capacità di drenaggio molto limitata rispetto al suolo naturale, la persistenza di condizioni prossime alla saturazione durante la stagione umida e una estrema aridità durante la stagione asciutta. Gli effetti dello sviluppo di questo tipo di agricoltura in un ambiente semi-arido su suoli in origine già poveri e marginali, dovrebbero dimostrare la non sostenibilità del cambiamento di uso del suolo, sia nel lungo, sia nel medio periodo
Studio integrato e monitoraggio dei processi idrologici nel bacino del rio Logulentu
No full textSono presentati i primi risultati di una attività di monitoraggio e interpretazione dei processi idrologici in un bacino montano di 27.3 km2, con pendenza media dei versanti del 21%, situato nella Sardegna nord-occidentale. Il bacino è ricoperto principalmente da macchia mediterranea, oliveti e boschi di latifoglie, e presenta suoli poco profondi di tipo franco-argilloso su un substrato calcareo del Miocene. È descritto il sistema di monitoraggio dei deflussi e delle precipitazioni installato nel bacino, e sono riportate le prime osservazioni idrologiche rilevate. I principali processi idrologici sono stati simulati applicando una modellistica distribuita, nella quale le equazioni differenziali di conservazione del deflusso superficiale e sottosuperficiale sono integrate con schemi alle differenze finite. Le maggiori conoscenze delle caratteristiche idrologiche e pedologiche del bacino, che saranno acquisite nel proseguo del monitoraggio, consentiranno di migliorare la bontà delle simulazioni e l’accuratezza delle previsioni delle portate del corso d’acqua
Applicazione di un modello 2D per acque poco profonde per la simulazione di inondazioni fluviali
No full textUno schema risolutivo ADI-lagrangiano delle equazioni per acque poco profonde in forma completa, insieme con un algoritmo di “wetting-drying” e con un supporto topografico basato sul DEM, è stato applicato per simulare l’inondazione fluviale di una piana alluvionale. La simulazione è stata condotta su un’area di circa 15 km2, suddivisa con celle di lato pari a 5 m, con un passo temporale di 1 s e con una portata di piena di 1500 m3/s. L’esondazione nell’ampia area golenale in corrispondenza di una morfologia complessa, situazione che rende l’approssimazione 1D fortemente carente, è stata efficacemente rappresentata dal modello di simulazione 2D. La forte pendenza del profilo in alcune sezioni ha evidenziato l’influenza dei termini inerziali delle equazioni per acque poco profonde nella propagazione del fronte dell’onda
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