Annex 28 - Verifica della capacità della vision

LIFE Project Number
<LIFE +10 ENV/IT/000394/WARBO>
Mid-term Report
Covering the project activities from 01/09/2012 to 31/07/2013
Reporting Date
<31/07/2013>
LIFE+ PROJECT NAME or Acronym
<WATER RE-BORN - Artificial Recharge: Innovative
Technologies for the Sustainable Management of Water
Resources>
Annex 28
Name of Deliverable:
Verifica
della
capacità
della
dell'acquisizione delle immagini
Code of the associated action: 8
Mid-term report LIFE+
vision
termografica
e
inizio
ACTION 8: TGRA (rilevamento termometrico
integrato per la ricarica artificiale): sistema
innovativo per il monitoraggio in continuo
dell'efficienza dell'infiltrazione e qualità delle acque
Indagini termografiche e geolettriche tomografiche per la
definizione del sistema di acquisizione dei dati nei siti di
Mereto di Tomba (UD), San Vito al Tagliamento (PN) e
Copparo (FE)
Relazione tecnica
Portogruaro, Agosto 2013
Eurekos s.r.l.
Via Leopardi 13, 30026 Portogruaro (VE) - Tel. 0421 72041 Fax 0421 72028
E-mail:[email protected] – Web site www.eurekos.it
C.F. P.I. 03114380276 – Registro Imprese VE n. 03114380276 – R.E.A. VE n.283587
Capitale Sociale euro 10,400,00 i.v.
Sommario
Contenuti
Pag.
ABSTRACT..............................................................................................................................5
1. ..............................................................................................................................................6
INTRODUZIONE ......................................................................................................................6
2.
METODOLOGIA DI INDAGINE.......................................................................................7
2.1 MISURAZIONI DI RIFERIMENTO ............................................................................................................. 7
3.
INDAGINE TERMOGRAFICA .......................................................................................14
3.1 STRUMENTAZIONE ............................................................................................................................. 14
3.1.1 15
Specifiche camera........................................................................................................................... 15
3.2.1 Aspetti tecnici della Termografia ...................................................................................... 17
3.2.1.1
3.2.1.2
Emissivita’........................................................................................................................ 17
Temperatura apparente riflessa (TAR)........................................................................ 18
3.2 ACQUISIZIONE DEI DATI TERMOGRAFICI ............................................................................................ 19
3.3 ANALISI DEI DATI TERMOGRAFICI ....................................................................................................... 25
3.4 RAPPRESENTAZIONE GRAFICA DEI RISULTATI ................................................................................... 30
4.
INDAGINE GEOLETTRICA TOMOGRAFICA ..............................................................34
4.1
4.2
4.3
4.4
5.
STRUMENTAZIONE ............................................................................................................................. 34
ACQUISIZIONE DEI DATI GEOELETTRICI TOMOGRAFICI ...................................................................... 37
ELABORAZIONE DEI DATI GEOELETTRICI TOMOGRAFICI .................................................................... 41
RISULTATI GEOELETTRICI TOMOGRAFICI ........................................................................................... 41
VALUTAZIONE DEI TEST STRUMENTALI .................................................................46
TAVOLE E FIGURE
Fig. 2.1.1
Fig. 2.1.2
Fig. 2.1.3
Fig. 2.1.4
Fig. 2.1.5
Fig. 2.1.6
Fig. 2.1.7
Fig. 3.1
Fig. 3.1.3
Fig. 3.1.2
Fig. 3.2.1.1.1
Fig. 3.2.1.2.1
Figg. 3.2.1a,b
Figg. 3.2.2a,b
Figg. 3.2.3a,b
Figg. 3.2.4a,b
Fig. 3.2.5
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Vasca utilizzata per l’acquisizione dei dati a Mereto di Tomba (UD)
Sito di acquisizione dati termografici e geolettrici tomografici a S. Vito Al Tagliamento (PN)
Esecuzione di test con termocamera a Copparo (FE)
Esecuzione di profili geoelettrici tomografici a Copparo (FE)
Sequenze di misura Dipolo-Dipolo tipo: 1-5 , 780 misurazioni
Sequenze di misura Dipolo-Dipolo tipo: 4-5 , 462 misurazioni
Esempio di mappa isolinee di temperatura
Spettro IR
Termocamera FLIR B335
Accoppiamento tablet Samsung e termocamera FLIR B335
Test di controllo dell’emissività
Esempio di immagine termografica
Indagine termografica vista da SSE. a) foto reale e b) immagine termografica
Indagine termografica vista da NNO. a) foto reale e b) immagine termografica
Indagine termografica vista da NE. a) foto reale e b) immagine termografica
Indagine termografica vista da SO. a) foto reale e b) immagine termografica
Planimetria schematica acquisizione dati termografici e geolettrici tomografici a S. Vito Al
Tagliamento (Prov. di Pordenone)
Indagini termografiche e geolettriche tomografiche per la
definizione del sistema di acquisizione dei dati nei siti di
Mereto di Tomba (UD), San Vito al Tagliamento (PN) e
Copparo (FE)
2
Figg. 3.2.6
– Fotografie termografiche eseguite nel sito di San Vito al Tagliamento (PN) da n. 0148 a
0179. A destra le immagini termografiche a sx le relative immagini reali
Figg. 3.2.7
– Fotografie termografiche eseguite nel sito di San Vito al Tagliamento (PN) da n. 0180 a
0193. A destra le immagini termografiche a sx le relative immagini reali
Fig. 3.2.8
– Planimetria schematica acquisizione dati termografici e geolettrici tomografici a Copparo
(Prov. di Ferrara)
Figg. 3.2.9
– Fotografie termografiche eseguite nel sito di Copparo (FE) da n. 0416 a 0381. A destra le
immagini termografiche a sx le relative immagini reali (Allegato A)
Figg. 3.2.10
– Fotografie termografiche eseguite nel sito di Copparo (FE) da n. 0378 a 0349. A destra le
immagini termografiche a sx le relative immagini reali (Allegato A)
Figg. 3.2.11
– Fotografie termografiche eseguite nel sito di Copparo (FE) da n. 0340 a 0317. A destra le
immagini termografiche a sx le relative immagini reali (Allegato A)
Figg. 3.2.12
– Fotografie termografiche eseguite nel sito di Copparo (FE) da n. 0308 a 0283. A destra le
immagini termografiche a sx le relative immagini reali (Allegato A)
Figg. 3.2.13
– Fotografie termografiche eseguite nel sito di Copparo (FE) da n. 0290 a 0263. A destra le
immagini termografiche a sx le relative immagini reali (Allegato A)
Figg. 3.2.14
– Fotografie termografiche eseguite nel sito di Copparo (FE) da n. 0270 a 0225. A destra le
immagini termografiche a sx le relative immagini reali (Allegato A)
Figg. 3.2.15
– Fotografie termografiche eseguite nel sito di Copparo (FE) da n. 0216 a 0207. A destra le
immagini termografiche a sx le relative immagini reali (Allegato A)
Figg. 3.3.1a,b – Interpretazione dei dati, a) allineamento delle misurazioni in grafico e b) trasposizione
dell’allineamento delle misurazioni in grafico T°-pixel (Allegato A)
Fig. 3.2.2
– Immagine termografica con ubicazione delle maglie dei profili utilizzate per l’elaborazione
dei modelli 2D e 3D. Vista da NNO.
Fig. 3.2.2
– Immagine termografica con ubicazione delle maglie dei profili utilizzate per l’elaborazione
dei modelli 2D e 3D. Vista da SSE
Fig. 3.3.4
– Dati utilizzati per l’elaborazione dei modelli 2D e 3D immagine termografica vista da NNO
Fig. 3.3.5
– Dati utilizzati per l’elaborazione dei modelli 2D e 3D immagine termografica vista da SSE
Fig. 3.4.1
– Mappa in 2D delle isolinee di temperatura delle immagini termografiche vista da SSE.
Fig. 3.4.2
– Mappa in 2D delle isolinee di temperatura delle immagini termografiche vista da NNO.
Fig. 3.4.4
– Rappresentazione 3D delle isolinee di temperatura delle immagini termografiche vista da
SSE
Fig. 3.4.5
– Rappresentazione 3D delle isolinee di temperatura delle immagini termografiche vista da
NNO
Fig. 4.1.1
– Configurazione di campagna sistema di acquisizione dei dati a sinistra l’unità centrale
4point light hp
Fig. 4.1.2
– ActEle Elettrodi attivi per il collegamento
Fig. 4.1.3
– Visualizzazione delle celle di misura durante la fase di acquisizione con il software Geotest
Fig. 4.2.1
– Ubicazione campo di ravvenamento a Mereto di Tomba (Prov. di Udine)
Fig. 4.2.2
– Ubicazione profili geoelettrici tomografici
Fig. 4.2.3
– Stendimento geoelettrico
Fig. 4.2.4
– Parametri geometrici utilizzati
Fig. 4.2.5
– Parametri di acquisizione utilizzati per lo stendimento tipo WENNER
Fig. 4.2.6
– Ubicazione profili geolettrici tomografici eseguiti a S. Vito Al Tagliamento (Prov. di Udine)
Fig. 4.2.7
– Ubicazione profili geolettrici tomografici eseguiti a Copparo (Prov. di Ferrara)
Figg. 4.4.1a,b – Profilo elettrico tomografico disposto in direzione Ovest a) pseudosezione di resisitività e b)
pseudosezione di caricabilità (IP)
Figg. 4.4.2a,b – Profilo elettrico tomografico disposto in direzione Est. a) pseudosezione di resisitività e b)
pseudosezione di caricabilità (IP)
Fig. 4.4.3
– Profilo elettrico tomografico PR-01E-13. Pseudosezione di resisitività.
Fig. 4.4.4
– Profilo elettrico tomografico PR-02E-13. Pseudosezione di resisitività.
Fig. 4.4.5a,b – Profilo geoelettrico tomografico 5 SW lago. a) pseudosezione di resisitività e b)
pseudosezione di caricabilità (IP)
Fig. 4.4.6a,b – Profilo geoelettrico tomografico 6 NW lago. a) pseudosezione di resisitività e b)
pseudosezione di caricabilità (IP)
Fig. 4.4.7
– Schema indagini
Fig. 5.1
– Modellizzazione 2D accoppiamento indagine termografica e geolettrica tomografica
Fig. 5.2
– Modellizzazione 3D accoppiamento indagine termografica e geolettrica tomografica
Indagini termografiche e geolettriche tomografiche per la
definizione del sistema di acquisizione dei dati nei siti di
Mereto di Tomba (UD), San Vito al Tagliamento (PN) e
Copparo (FE)
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Allegati
Allegato A – Fotografie termografiche
Indagini termografiche e geolettriche tomografiche per la
definizione del sistema di acquisizione dei dati nei siti di
Mereto di Tomba (UD), San Vito al Tagliamento (PN) e
Copparo (FE)
4
Abstract
The development and application of TGRA, thermometric surveying integrated by
geophysical measurements, has been implemented by a series practical tests carried out in the
test sites of Mereto di Tomba, San Vito al Tagliamento and Copparo for the final set up of the
system.
The goal of Action 8 is the study of the behaviour of the infiltration waters in the subsoil and
to evidence the distribution in 3D of the infiltration.
These investigations are aimed to the study of the geolectric end thermic parameters without
infiltration and to the verification of data transmission systems and the 2D and 3D modeling
obtained by the integration of thermometric and geoelectric data (surface T° and Subsoil
Resistivity).
Due to the inclement weather and intense raining occurring in November 2012, April and
May 2013, the conditions for measurements were not optimal for the presence of wet and
even saturated sediments, but to maintain the schedule it was not possible to postpone the
tests.
In the test site of Mereto di Tomba (Udine) the thermographic investigations were carried out
in the infiltration pond from all sides to have a complete coverage of all surfaces; two
geoelectric thomographyc profiles have given stratigraphic informations about the first 5
meters of the subsoil.
In the site of San Vito al Tagliamento (Pordenone) thermographic measurements have been
done contemporary with to the geophysical campaign carried by OGS to verify the rising of
water in proximity of a creek downstream of the phytodepuration ponds.
Copparo (Ferrara) was the last site of the investigations, thermographic inspections have been
carried out along the perimeter of the artificial lake and nearby areas to verify the possibility
to trace by thermographic measuremenst the variation of water temperature caused by inflow
of waters into the lake and its thermal effect in the surface soil near the embankments;
geoelectric tomographic profiles have been registered in collaboration with OGS and
University of Ferrara department of Geosciences
Analysis of thermal data has been done only for the data regarding Mereto di Tomba, because
this will be the site for the next verification tests. The data processing procedure could be
easily applied to all other tests.
Indagini termografiche e geolettriche tomografiche per la
definizione del sistema di acquisizione dei dati nei siti di
Mereto di Tomba (UD), San Vito al Tagliamento (PN) e
Copparo (FE)
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1.
INTRODUZIONE
Il presente rapporto illustra i risultati ottenuti dall’esecuzione dei rilievi connessi allo sviluppo
della Action 8, TGRA Rilievo termometrico integrato da misure geofisiche (thermometric
surveying integrated by geophysical measurements).
Le prove erano finalizzate alla messa a punto dei sistemi di rilievo; alla trasmissione e alla
verifica dell’applicabilità di una routine di elaborazione dati basata su una matrice EXCEL.
L’applicazione congiunta dei metodi NDT termici e geoelettrici tomografici ha lo scopo di
investigare con elevato dettaglio il comportamento delle acque nei primi metri del sottosuolo
e soprattutto di evidenziare le relazioni tra la contrazione dell’areale di infiltrazione e
l’avanzamento in profondità. Questa prima campagna di indagine è stata finalizzata alla
definizione dei parametri di riferimento sia geoelettrici che termici in assenza di infiltrazioni.
Le indagini sono state svolte rispettivamente; nel sito di Mereto di Tomba (Prov. di Udine) il
giorno 27 novembre- 2012 in corrispondenza di una visita congiunta al sito- mentre quella
geoelettrica ad alto dettaglio è stata eseguita il giorno 17 dicembre 2012 sfruttando un breve
intervallo di bel tempo in un periodo caratterizzato da continue piogge, nel sito di San Vito al
Tagliamento (Prov. di Udine) il giorno 24 aprile 2013 in corrispondenza con le attività di
acquisizione dei dati geolettrici eseguiti da OGS e nel sito di Copparo (Prov. di Ferrara) il 17,
30 e 31 luglio 2013 e 01 agosto 2013 in occasione dei rilievi geolettrici tomografici eseguiti in
collaborazione con OGS e Università di Ferrara Dipartimento di Geoscienze.
Un sopralluogo al sito di Copparo per l’organizzazione della logistica necessaria alle riprese
termografiche era stato eseguito il giorno 9 novembre 2012 ma l’inclemenza del tempo non ne
ha permesso l’immediata realizzazione.
Indagini termografiche e geolettriche tomografiche per la
definizione del sistema di acquisizione dei dati nei siti di
Mereto di Tomba (UD), San Vito al Tagliamento (PN) e
Copparo (FE)
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2.
METODOLOGIA DI INDAGINE
Scopo delle prove era la messa a punto dell’intero sistema costituito da:
•
•
•
•
•
•
2.1
Termocamera;
Sistema Wi-Fi;
Tablet;
Sistema di acquisizione dati geoelettrici tomografici;
Organizzazione/Elaborazione dati;
Rendering-Modellizzazione.
Misurazioni di riferimento
L’organizzazione del test di applicabilità si è basata sull’analisi delle seguenti condizioni da
aspettarsi durante il caso reale:
a) Misurazioni geoelettriche e termiche della base vasca in condizioni pre-test.
b) Misurazioni geoelettriche e termiche della base vasca in condizioni di infiltrazione.
c) Elaborazione dati geoelettrici e termici- Modellizzazione delle infiltrazioni.
a) Misurazioni geoelettriche e termiche della base vasca in condizioni pre-test
Sito di Mereto di Tomba (Prov. di Udine)
A causa delle copiose piogge del mese di Novembre 2013 le condizioni delle misurazioni non
sono state ottimali poiché la presenza di acqua tende ad omogeneizzare la temperatura della
superficie del suolo minimizzando le differenze termiche.
D’altro canto però questa situazione è abbastanza simile a quella ipotizzabile durante le
infiltrazioni e che sarà di seguito discussa.
Non era però possibile procrastinare ulteriormente le misure data l’imminenza delle indagini
geoelettriche ad alta risoluzione per definire la composizione dei primi metri del sottosuolo, a
cui faranno seguito indagini più profonde per la definizione dell’intera sequenza di sedimenti
che sarà attraversata dalle acque di infiltrazione.
La vasca di infiltrazione (Fig. 2.1.1) ha una forma a piramide tronca rovesciata con base
rettangolare per poter essere facilmente riempita mediante una apposita tubazione, visibile
nella foto.
Indagini termografiche e geolettriche tomografiche per la
definizione del sistema di acquisizione dei dati nei siti di
Mereto di Tomba (UD), San Vito al Tagliamento (PN) e
Copparo (FE)
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Fig. 2.1.1 – Vasca utilizzata per l’acquisizione dei dati a Mereto di Tomba (UD)
Il primo punto non presenta alcuna difficoltà dal punto di vista organizzativo o strumentale.
Dal momento che non esistono le limitazioni temporali che sopravvengono invece durante le
misure associate alle infiltrazioni, si può tranquillamente utilizzare un elevato numero di
elettrodi ottenendo quindi elevatissime risoluzioni, come mostrato nel report dedicato
eseguito congiuntamente da EUREKOS ed OGS.
Analogamente le misure termiche appaiono molto semplificate, la presenza degli elettrodi,
che creano punti di anomalia termica ben visibile, permetterà una facile corrispondenza tra
anomalie termiche e posizione sullo stendimento geoelettrico. Nel caso in cui le teste degli
elettrodi non siano chiaramente visibili, sarà sufficiente predisporre alcuni riflettori di
alluminio con spaziatura 5 o 10 metri in corrispondenza delle progressive 0, 5, 10, 20, ecc
fino al completamento della linea geoelettrica.
Sito di San Vito al Tagliamento (Prov. di Udine)
Anche in questo caso i test sono stati impediti a causa di un eccezionale lungo periodo di
piogge (marzo – giugno 2013). I test di acquisizione termografica sono avvenuti durante le
attività di acquisizione dei dati geolettrici eseguiti da OGS in questo contesto è stata verificata
la capacità di risalita dell’acqua in prossimità di un torrente che si trova a valle delle vasche di
fito depurazione (Fig. 2.1.2).
Indagini termografiche e geolettriche tomografiche per la
definizione del sistema di acquisizione dei dati nei siti di
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Copparo (FE)
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Fig. 2.1.2 – Sito di acquisizione dati termografici e geolettrici tomografici a S. Vito Al Tagliamento
Sito di Copparo (Prov. di Ferrara)
Sono stati effettuate le riprese termografiche in corrispondenza del perimetro del lago e dei
terreni limitrofi al fine di valutare la variazione della temperatura dell’acqua e delle sponde
per poter verificare il cambiamento di temperatura in seguito all’immissione dell’acqua nel
lago (Fig. 2.1.3).
Successivamente sono stati eseguiti alcuni profili geolettrici tomografici in collaborazione
con OGS e Università di Ferrara Dipartimento di Geoscienze (Fig. 2.1.4)
Fig. 2.1.3 – Esecuzione di test con termocamera a Copparo
Indagini termografiche e geolettriche tomografiche per la
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Copparo (FE)
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Fig. 2.1.4 – Esecuzione di profili geoelettrici tomografici a Copparo (FE)
b)
Misurazioni geoelettriche e termiche della base vasca in condizioni di infiltrazione
Durante questa fase sono previste alcune complicazioni relative alle misure geoelettriche che
saranno però facilmente superabili dopo una attenta analisi del problema e con la selezione di
una precisa configurazione strumentale sulla base delle considerazioni seguenti.
Una completa sequenza tomografica con 60 elettrodi richiede l’uso di 570 quadripoli in
configurazione Wenner e 669 in configurazione Dipolo-Dipolo con tempi di acquisizione
rispettivamente di 45’ e 60’ (dipendenti comunque dalle configurazioni di acquisizione) e
salvo ripetizione automatica delle misure in caso di valori non soddisfacenti per qualche
quadripolo. E’ chiaro che in questo lungo intervallo temporale vi è una significativa
propagazione delle acque nel sottosuolo che probabilmente avanza più rapidamente
dell’avanzamento delle sequenze dei dipoli di misurazione dalla superficie verso il basso.
Questo porterebbe alla conseguenza che non sarebbero eseguibili le diverse sezioni
geoelettriche necessarie alla modellizzazione della propagazione.
Supponiamo ad esempio che lo stendimento geoelettrico sia a 60 elettrodi in configurazione
Wenner e richieda 45 minuti per la sua completa esecuzione col raggiungimento di una
profondità di circa 8-9 m, i primi 3 metri sarebbero completamente coperti in 15 minuti,
l’intervallo 3-6 metri sarebbe coperto dopo 30’ ed il finale nei rimanenti 15’.
Se il movimento delle acque è molto veloce nella parte superficiale molto ghiaiosa, potremmo
avere il “sorpasso” dell’acqua sull’avanzamento delle misure, cosa che le renderebbe inutili.
A questo punto si dovrà scegliere durante la fase di reale misurazione una configurazione con
meno elettrodi, con geometria Dipolo-Dipolo –poiché questa permette di scegliere la
distribuzione spaziale delle misure – idonea a garantire la velocità e la risoluzione richieste.
Indagini termografiche e geolettriche tomografiche per la
definizione del sistema di acquisizione dei dati nei siti di
Mereto di Tomba (UD), San Vito al Tagliamento (PN) e
Copparo (FE)
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Nelle Figg. 2.1.5 e 2.1.6 sono riportate le sequenze di misure ottimali da utilizzarsi per la fase
operativa. La configurazione Dipolo-Dipolo tipo 4-5, presenta il doppio vantaggio di una più
omogenea distribuzione delle misure generate dai dipoli (rettangoli bianchi) e un numero di
misure di molto inferiore con tempi di esecuzione accettabili.
Fig.2.1.5 - Sequenze di misura Dipolo-Dipolo tipo: 1-5 , 780 misurazioni
Fig.2.1.6 - Sequenze di misura Dipolo-Dipolo tipo: 4-5 , 462 misurazioni
Le indagini termiche non sembrano presentare importanti problematiche. I test effettuati
mostrano il buon funzionamento del sistema integrato Termocamera-WiFI-TabletGeoelettrica.
Sono state verificate le distanza di trasmissione e il controllo remoto della termocamera via
Tablet Android.
L’alluvionamento della vasca durante le infiltrazioni determinerà la completa
omogeneizzazione dei valori di temperatura del fondo- che risulterà molto prossima se non
uguale a quello dell’acqua- e quindi l’immagine termica sarà in pratica un’area isotermica
Indagini termografiche e geolettriche tomografiche per la
definizione del sistema di acquisizione dei dati nei siti di
Mereto di Tomba (UD), San Vito al Tagliamento (PN) e
Copparo (FE)
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dalla quale appariranno via via le anomalie legate alla scomparsa dell’acqua in superfice e alle
diverse saturazioni del suolo.
Per questo è raccomandabile che si proceda per sequenze di alluvionamento, emersione del
fondo, ri-alluvionamento, re-emersione ecc ecc; in caso di costante alluvionamento la
termografia rileverà solamente l’isoterma dell’acqua.
c) Elaborazione dati geoelettrici e termici - Modellizzazione delle infiltrazioni
L’elaborazione dei dati geoelettrici non pone particolari problematiche mentre l’acquisizione
potrebbe dare qualche problema legato al tempo necessario all’acquisizione di un numero così
elevato di informazioni come discusso nel paragrafo precedente.
Riguardo la termografia, si deve premettere che le termofoto sono una distribuzione
bidimensionale di dati e non solo una immagine opportunamente colorata.
Le informazioni termiche sono distribuite sul piano della foto con un numero di misure pari ai
pixels, 320x240 ossia 76.800 punti sul piano termofoto e permettono quindi di ricostruire la
precisa distribuzione dei valori termici lungo allineamenti definibili durante l’elaborazione
dati.
Nel nostro caso sarà costruita una matrice per la copertura del fondo della vasca mediante 3
linee L (longitudinali) e 6 linee T (trasversali alla vasca).
Le linee selezionate sull’immagine termica permettono di esportare in un foglio di calcolo i
valori di T° corrispondenti ad ogni Pixel ottenendo quindi per ogni punto una coppia di valori:
il numero del pixel lungo la linea e la T° corrispondente. Da qui è quindi possibile ottenere le
T° lungo la linea tracciata.
Da questa base, una volta costruita la matrice e esportato i dati in SURFER sarà possibile
generare le isolinee di T° (di intervalli di T°) e quindi calcolare le aree corrispondenti ai
diversi intervalli correlabili alla presenza o meno di acqua, saturazione, umidità o suolo già
asciugato (vedi Fig. 2.1.7).
Indagini termografiche e geolettriche tomografiche per la
definizione del sistema di acquisizione dei dati nei siti di
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Copparo (FE)
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Fig. 2.1.7 – Esempio di mappa isolinee di temperatura
Per quanto riguarda le operazioni di contorno dovranno essere pre-definite sul fondo e
cartografate le linee che costituiranno la matrice di dati, quindi i 18 picchetti per le 3 linee L e
le 6 linee T dovranno essere infissi e visibili termicamente (teste ricoperte di fogli di
alluminio) per poter avere una precisa corrispondenza tra immagine e campagna.
Indagini termografiche e geolettriche tomografiche per la
definizione del sistema di acquisizione dei dati nei siti di
Mereto di Tomba (UD), San Vito al Tagliamento (PN) e
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3.
INDAGINE TERMOGRAFICA
Per indagine termografica s'intende l'utilizzo di una telecamera a termocamera, al fine di
visualizzare e misurare l'energia termica emessa da un oggetto.
L'energia termica, o infrarossa, consiste in luce la cui lunghezza d'onda risulta troppo grande
per essere individuata dall'occhio umano; si tratta della porzione dello spettro
elettromagnetico che viene percepita come calore. A differenza della luce visibile, nel mondo
dei raggi infrarossi tutti gli elementi con una temperatura al di sopra dello zero assoluto
emettono calore. Più è alta la temperatura dell'oggetto, più quest'ultimo irradierà nel campo
IR. Le termocamere trasformano le emissioni IR in immagini nel campo visibile e
permettono di visualizzare le differenti emissioni termiche degli oggetti, dopo opportune
calibrazioni è possibile ricondurre le radiazioni IR a temperature reali (Fig. 3.1).
Fig. 3.1 – Spettro IR
3.1
Strumentazione
Una telecamera termografica a infrarossi (o termocamera) è uno strumento che rileva a
distanza l'energia infrarossa (o termica) e la converte in un segnale elettronico, che viene in
seguito elaborato al fine di produrre immagini video e immagini della distribuzione della
temperatura. Le indagini sono state eseguite con una termocamera FLIR B335 (Fig. 3.1.1) che
è stata scelta per la sua robustezza, resistenza all’umidità e alle avverse condizioni
atmosferiche (involucro IP 54 IEC 529, urti: 2G, IEC 68-2-29, Vibrazioni 2G IEC 68-2-6). Si
tratta infatti di operare in esterno anche con basse temperature ed elevate condizioni di
umidità.
Indagini termografiche e geolettriche tomografiche per la
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Copparo (FE)
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Fig. 3.1.3 – Termocamera FLIR B335
Sulla stessa è stato montato un kit di trasmissione dati WI-FI (ritenendo non applicabile per i
nostri scopi l’opzione Bluetooth) che può sfruttare come Hot Spot un tablet Samsung
appositamente configurato (Fig.3.1.2). In questo modo è possibile gestire dalla postazione
geoelettrica la termo camera in modo da garantire la corrispondenza tra le immagini termiche
e le misure geoelettriche. Il tablet è in grado di gestire, se necessario, anche i collegamenti con
il notebook di controllo dell’acquisizione dati del sistema geoelettrico.
Fig. 3.1.2 – Accoppiamento tablet Samsung e termocamera FLIR B335
3.1.1 Specifiche camera
Vengono in seguito riportate le principali caratteristiche della temocamera FLIR B335.
Indagini termografiche e geolettriche tomografiche per la
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Copparo (FE)
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CARATTERISTICHE IMMAGINE
Campo visivo/distanza minima dimessa a
24°x18° /0,3 m (con ottica da 35 mm)
fuoco
Risoluzione spaziale (IFOV)
1,3 mrad
Risoluzione termica
0,03°C alla piena frequenza di 50 Hz e in tutto il range di
misura
Frequenza di acquisizione immagine
50/60 Hz senza interlacciamento
Messa a fuoco
Automatica, manuale o controllata via WiFI
Zoom elettronico
2,4,8 continuo
Tipo di sensore
Focal Plane Array (FPA),
raffreddato 320 x 240 pixels
Campo spettrale
da 7,5 a 13µm
Potenziamento immagini digitali
Normale o avanzato
microbolometro
non
RAPPRESENTAZIONE IMMAGINE
Uscita video
RS170 EIA/NTSC CCIR/PAL IEEE-1394
FireWire (dati completamente radiometrici)
uscita
Visore oculare incorporato
LCD (TFT) a colori ad alta risoluzione Monitor LCD
touch screen
CAPACITA' DI MISURA
Campo di misura della temperatura
da -40°C a +300°C
Precisione
±2° C, ±2% del range
Modalità di misura
Spot (fino a 10, mobili);
Area (circolare o quadrata, fino a 5);
Ricerca automatica della temperatura massima o minima
all’interno di un’area;
Isoterma (2);
Profilo;
Delta T.
Correzione attenuazione atmosferica
Automatica, in funzione dei dati di input su distanza,
temperatura ambiente, umidità relativa
Correzione trasmissione ottica
Automatica, in base ai segnali ricevuti dai sensori interni
Correzione automatica emissività
Variabile, da 0,1 a 1,0,
Correzione temperatura ambiente
Automatica, basata sul dato preimpostato
Correzione ottiche/finestre esterne
Automatica, basata su input di trasmissione delle
ottiche/finestre e sulla loro temperatura
MEMORIZZAZIONE IMMAGINI
Tipo
Flash-card estraibile 32 Gb +USB)
Formato dei file - Termici
Standard JPEG (inclusi dati di misura)
Formato dei file - Visivi
Standard JPEG (incluso puntatore mobile)
Indagini termografiche e geolettriche tomografiche per la
definizione del sistema di acquisizione dei dati nei siti di
Mereto di Tomba (UD), San Vito al Tagliamento (PN) e
Copparo (FE)
16
LASER DI PUNTAMENTO
Classificazione
Classe 2
Tipo
Semiconduttore AlGalnP Diode Laser: 1mW/635 nm
rosso
BATTERIA
Tipo
Interna ricaricabile, sostituibile sul campo Li-Ion
Autonomia
2 ore in funzionamento continuo
Ricarica
Nella termocamera (con AC adapter o 12 V in
automobile con cavo standard) o tramite carica-batterie
intelligente a due posti
Operatività con sorgente esterna
AC adapter 110/220 V AC, 50/60 Hz oppure 12 V
dall’automobile (cavo con connettore standard: optional)
Funzioni risparmio energia
Spegnimento
automatico
(selezionabile dall’utente)
e
modalità
riposo
CONDIZIONI AMBIENTALI
Temperatura di funzionamento
da -15°C a +50°C
Temperatura di conservazione
a -40°C a +70°C
Umidità
funzionamento e conservazione, dal 10% al 95%,senza
condensa
Involucro
IP 54 IEC 529
Resistenza agli urti, funzionamento:
25G, IEC 68-2-29
Resistenza alle vibrazioni funzionamento:
2G, IEC 68-2-6
3.2.1 Aspetti tecnici della Termografia
Il seguente paragrafo ha lo scopo di fornire le basi tecniche minimali per comprendere la
scelta di operare mediante rilievo termografico per la visualizzazione degli effetti
dell’infiltrazione immediatamente al disotto della superficie del suolo.
Le misure termometriche non sono infatti l’esecuzione di una semplice foto del soggetto
mediante una speciale macchina fotografica, ma sono un processo tecnico ben definito che
deve tener conto di diversi fattori ambientali tra i quali i più importanti sono l’Emissibilità e la
Temperatura Esterna Riflessa.
3.2.1.1
Emissivita’
La quantità di radiazione uscente proveniente dallo stesso corpo prendere il nome di
emissivita’ e viene indicata con la lettera ε (epsilon).
Un chiarissimo esempio è riportato nella figura 3.2.1.1.1 ed è stato eseguito durante la
redazione del presente Report per meglio comprendere il fattore emissivita’.
Indagini termografiche e geolettriche tomografiche per la
definizione del sistema di acquisizione dei dati nei siti di
Mereto di Tomba (UD), San Vito al Tagliamento (PN) e
Copparo (FE)
17
Un contenitore di acciaio Inox è stato riempito di acqua molto calda ed è’ stata quindi
eseguita una misurazione termometrica che, sorprendentemente, ha dato una temperatura di
27°C. Evidentemente si trattava di una misura sbagliata dato che al tatto risultava evidente
che l’acciaio era bollente. La stessa misura è stata ripetuta su un identico contenitore, con la
stessa acqua, ma su questo era stato applicato un pezzo di nastro isolante, la temperatura è
stata misurata su questo settore ed è risultata oltre 60°C, conformemente alle aspettative.
PERCHE?
Perché l’emissività dell’acciaio è 0,030 e quella del nastro adesivo 0,98; la telecamera era
impostata su 0,98 e dava quindi un valore falsato. Impostando come parametro di emissività
0,30, anche le misure eseguite direttamente sull’acciaio hanno dato valori corretti.
Nastro
adesivo
Acciaio
Fig. 3.2.1.1.1 – Test di controllo dell’emissività
3.2.1.2 Temperatura apparente riflessa (TAR)
Il secondo parametro da tenere in grande considerazione è la “Temperatura Apparente
Riflessa (TAR)”.
Senza entrare in dettagli tecnici, si può semplificare dicendo che poiché un corpo riflette le
radiazioni di tutto ciò che gli sta attorno, è basilare conoscere questa componente per poter
calcolare la corretta emissione da quel corpo.
Lavorando in campi aperti, il principale emettitore è il cielo, che ha talvolta una TAR di 40°C. Questo non ha a che vedere con la temperatura reale ma bensì con lo spettro di
emissione.
Non inserire questo parametro durante le misurazioni porta ad importanti errori. L’esempio
seguente, eseguito in una notte con T° ambientale di +3°C è molto significativo poiché senza
correzione il tetto piatto del magazzino dava una T° di -10,5°C (Fig. 3.2.1.2.1).
Indagini termografiche e geolettriche tomografiche per la
definizione del sistema di acquisizione dei dati nei siti di
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Copparo (FE)
18
Fig.3.2.1.2.1 -
Esempio di immagine termografica. Misurazione termometrica errata. Il valore misurato di 10,5 °C al centro della croce di misura (SPOT Measurement) con T° ambientale +3°C è
evidentemente errato. L’errata misurazione è dovuta alla mancata compensazione della T.A.R.
del cielo che nel caso in esame era di -40°C.
3.2
Acquisizione dei dati termografici
Sito di Mereto di Tomba (Prov. di Udine)
La vasca è stata investigata termicamente dai quattro lati in modo da avere una completa
copertura nelle Figg. 3.2.1a,b - 4a,b sono riportate alcune immagini a titolo di esempio delle
termografie acquisite.
Grazie alla presenza di un rilevato, dove sono installate alcune attrezzature, sarà però
possibile ottenere l’intera copertura operando da questa postazione ed inviando i dati in Wi-Fi
al sistema di controllo delle linee geoelettriche installato nelle vicinanze.
Indagini termografiche e geolettriche tomografiche per la
definizione del sistema di acquisizione dei dati nei siti di
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Copparo (FE)
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a)
b)
Figg.3.2.1a,b – Indagine termografica vista da SSE. a) immagine reale e b) immagine termografica
a)
b)
Figg.3.2.2a,b – Indagine termografica vista da NNO. a) foto reale e b) immagine termografica
a)
b)
Figg.3.2.3a,b – Indagine termografica vista da NE. a) foto reale e b) immagine termografica
a)
b)
Figg.3.2.4a,b – Indagine termografica vista da SO. a) foto reale e b) immagine termografica
Indagini termografiche e geolettriche tomografiche per la
definizione del sistema di acquisizione dei dati nei siti di
Mereto di Tomba (UD), San Vito al Tagliamento (PN) e
Copparo (FE)
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Sito di San Vito al Tagliamento (Prov. di Udine)
I testi di acquisizione termografica sono avvenuti durante le attività di acquisizione dei dati
geolettrici eseguiti da OGS in questo contesto è stata verificata la capacità di risalita
dell’acqua in prossimità di un torrente che si trova a valle delle vasche di fito depurazione.
Nella figura 3.2.5 è presente uno schema con l’ubicazione delle termografie e dei profili
geolettrici tomografici:
Indagini termografiche e geolettriche tomografiche per la
definizione del sistema di acquisizione dei dati nei siti di
Mereto di Tomba (UD), San Vito al Tagliamento (PN) e
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21
PR-02E-13
Legenda
PR-02E-13
Profili elettrici tomografici
PR-01E-13
0188
Termografie
Fig. 3.2.5 – Planimetria schematica acquisizione dati termografici e geolettrici tomografici a S. Vito Al Tagliamento (Prov. di Pordenone)
Indagini termografiche e geolettriche tomografiche per la
definizione del sistema di acquisizione dei dati nei siti di Mereto di
Tomba (UD), San Vito al Tagliamento (PN) e Copparo (FE)
22
Le fotografie termografiche effettuate sono visibili nell’Allegato A dove per ogni fotografia
vengono riportate sia l’immagine termografica che la relativa immagine del reale (Figg. 3.2.6
e 3.2.7).
Sito di Copparo (Prov. di Ferrara)
Sono stati effettuate le riprese termografiche in corrispondenza del perimetro del lago e dei
terreni limitrofi al fine di valutare la variazione della temperatura dell’acqua e delle sponde
per poter verificare il cambiamento di temperatura in seguito all’immissione dell’acqua nel
lago.
Nella figura 3.2.8 è presente uno schema con l’ubicazione delle termografie e delle profili
geolettrici tomografici: le fotografie termografiche effettuate sono visibili nell’Allegato A
dove per ogni fotografia vengono riportate sia l’immagine termografica che la relativa
immagine del reale (Figg. 3.2.9-15).
Indagini termografiche e geolettriche tomografiche per la
definizione del sistema di acquisizione dei dati nei siti di
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23
Legenda
Profilo 4 SW lago
Profili elettrici tomografici
0188
Termografie
Fig. 3.2.8 – Planimetria schematica acquisizione dati termografici e geolettrici tomografici a Copparo (Prov. di Ferrara)
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definizione del sistema di acquisizione dei dati nei siti di Mereto
di Tomba (UD), San Vito al Tagliamento (PN) e Copparo (FE)
24
3.3
Analisi dei dati termografici
L’analisi dei dati è sta effettuata solo per quanto riguarda i dati acquisiti presso il sito di
Mereto di Tomba (Prov. di Udine) in quanto in prossimità delle vasca verranno effettuati i
prossimi test di verifica, tuttavia le stesse elaborazioni possono essere condivise con gli altri
due siti di test.
I dati sono stati elaborati tramite il pacchetto FLIR Tools dal quale sono stati esportati i dati
un foglio di calcolo e da qui con un ulteriore passaggio in SURFER sono state ottenute le
isolinee e i successivi modelli 3D.
Il software FLIR Tools è stato la base di partenza, questo funziona sia in ambiente Windows
che Android permettendo quindi di operare in pre-processing anche dal tablet che controlla la
termocamera.
La sequenza tipica di trattamento dati che è stata sviluppata durante i tests è la seguente.
Acquisizione dati:
1) Misurazione della T° Apparente riflessa mediante foglio di alluminio o con misurazione
verso il cielo impostando E=1 ; distanza=0.
2) Misura dell’Emissività mediante riferimento a materiale con ε nota (scotch =0.98).
3) Impostazione del Range di T° ottenibile dalle T° del fondo vasca e dalla T° dell’acqua
di infiltrazione (questa è facilmente misurabile nota la ε dell’acqua o con un
termometro).
4) Messa in postazione della termocamera e scelta dell’inquadratura.
5) Impostazione Termocamera sui parametri di misura e verifica qualità dei dati.
6) Impostazione remote control e verifica funzionamento Wi-FI.
Gli aspetti più importanti dell’elaborazione dati sono legati alla determinazione del più
efficiente intervallo di T° da analizzare. Operando in automatico il software tende a
considerare tutti i valori di T° presenti nei 78.000 pixels e opera un settaggio di scala in grado
di visualizzare i valori limite.
È stata quindi usata la funzione AREA supportata da misure SPOT (Puntatore) per definire i
limiti di T° del fondo vasca. La scala è stata settata nell’intervallo di T° da 10,8°C a 13,1°C.
Delimitando con questa funzione l’area di interesse, si possono avere i valori estremi e medi,
dai quali derivare l’estensione di scala più opportuna.
Con la funzione SPOT sono stati analizzati alcuni punti anomali che sono stati rimossi,
permettendo quindi una precisa determinazione dei valori di T° da utilizzare.
Questi passaggi non sono automatici e prevedono alcuni step intermedi di adattamento della
matrice agli incroci e per il calcolo delle distanze e posizioni delle linee L e T. Queste sono
rappresentate solo dalla sequenza dei pixels che devono essere quindi essere trasformati in
valori di distanza per organizzare bidimensionalmente la distribuzione dei dati (Fig. 3.3.1a,b).
Indagini termografiche e geolettriche tomografiche per la
definizione del sistema di acquisizione dei dati nei siti di
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25
A
a)
Allineamento delle
misurazioni in grafico
B
T° misurate lungo l’allineamento A-B
b)
Numero di pixel dell’allineamento: A=1 , B= 190
Fig. 3.3.1a,b – Interpretazione dei dati, a) allineamento delle misurazioni in grafico e b) trasposizione
dell’allineamento delle misurazioni in grafico T°-pixel
A questo punto è stato creato il GRID di linee dalle quali estrarre ed esportare nel foglio di
calcolo i valori dei pixels per la creazione della matrice di calcolo delle isoterme dalle quali
derivare poi eventuali modelli 2D o 3D più opportuni (Figg. 3.3.2 e 3.3.3).
Nel nostro caso la distanza interpixel, trascurando gli effetti prospettici, è di circa 20 cm.
Per coprire l’intero fondo della vasca sono stati analizzate le fotografie termografiche eseguite
sia da NNO che SSE e in seguito i dati sono stati interpolati.
Indagini termografiche e geolettriche tomografiche per la
definizione del sistema di acquisizione dei dati nei siti di
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26
Nelle figure 3.3.4 e 3.3.5 sono riportati i dati utilizzati per l’elaborazione dei modelli 2D e
3D.
Fig. 3.3.2 – Immagine termografica con ubicazione delle maglie dei profili utilizzate per l’elaborazione dei
modelli 2D e 3D. Vista da NNO.
Fig. 3.3.3 – Immagine termografica con ubicazione delle maglie dei profili utilizzate per l’elaborazione dei
modelli 2D e 3D. Vista da SSE
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27
Fig. 3.3.4 - Dati utilizzati per l’elaborazione dei modelli 2D e 3D immagine termografica vista da NNO
Indagini termografiche e geolettriche tomografiche per la
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28
Fig. 3.3.5 - Dati utilizzati per l’elaborazione dei modelli 2D e 3D immagine termografica vista da SSE
Indagini termografiche e geolettriche tomografiche per la
definizione del sistema di acquisizione dei dati nei siti di Mereto
di Tomba (UD), San Vito al Tagliamento (PN) e Copparo (FE)
29
3.4
Rappresentazione grafica dei risultati
Dall’elaborazione dei dati termografici sono state ottenute due rappresentazioni, una in 2D e
una in 3D.
Nelle Fig. 3.4.1 e 3.4.2 sono visibili le mappe in 2D delle isolinee di temperatura delle
immagini termografiche rispettivamente viste da SSE e NNO mentre nelle Figg. 3.4.3 e 3.4.4
sono rappresentate le variazioni verticali di temperatura in 3D rispettivamente delle immagini
termografiche viste da SSE e NNO.
Scala di
temperatura
in C°
Fig. 3.4.1 - Mappa in 2D delle isolinee di temperatura delle immagini termografiche vista da SSE.
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30
Scala di
temperatura
in C°
Fig. 3.4.2 - Mappa in 2D delle isolinee di temperatura delle immagini termografiche vista da NNO.
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31
Scala di
temperatura
in C°
Fig. 3.4.4 – Rappresentazione 3D delle isolinee di temperatura delle immagini termografiche vista da SSE
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32
Scala di
temperatura
in C°
Fig. 3.4.5 – Rappresentazione 3D delle isolinee di temperatura delle immagini termografiche vista da NNO
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33
4.
INDAGINE GEOLETTRICA TOMOGRAFICA
4.1
Strumentazione
L’indagine è stata eseguita con strumentazione per geoelettrica tomografica 4point light hp
(Fig. 4.1.1) prodotta da L-Gm Lippmann Geophysikalische Messgeräte (Germany).
L’unità centrale è comandata da un laptop ed ha le seguenti caratteristiche:
• funzione rapida messa in carta per prospezioni archeologiche (come GeoScan
RM4/RM15);
• capacità di memoria per > 16.000 misurazioni;
• controllo remoto;
• interfaccia isolata galvanicamente;
• ricarica batterie veloce (3h);
• funzione automatica diversificata per messa in carta archeologica e sondaggi elettrici
verticali;
• definizione della variabilità con la (rispetto alla) frequenza della resistività apparente;
• polarizzazione indotta spettrale;
• risoluzione di fase fino a 50mrad;
• trigger automatico messa in carta;
• possibilità di calibratura in base alla variazione di resistenza;
• interfaccia per catena elettrodi attivi;
• determinazione dell’errore di misura statistico;
• calcolo diretto della resistività apparente per misurazioni Wenner, Schlumberger,
Schlumberger/2 polo-polo, dipolo-dipolo.
Indagini termografiche e geolettriche tomografiche per la
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34
Fig. 4.1.1 – Configurazione di campagna sistema di acquisizione dei dati a sinistra l’unità
centrale 4point light hp
Il segnale viene trasmesso, ricevuto e modificato attraverso delle centraline (ActEle) (Fig.
4.1.2) aventi le seguenti caratteristiche:
•
•
•
•
interfaccia semplice RS232, possibilità di collegamento a sistemi geoelettrici esistenti;
numero di elettrodi fino a max. 255;
bassi consumi, ca. 2mW/elettrodo, attivo ca. 42 mW/elettrodo;
resistenza d’entrata estremamente alta grazie a un amplificatore integrato (ca.
1GOhm@1Hz).
Fig. 4.1.2 – ActEle Elettrodi attivi per il collegamento
Il sistema viene gestito tramite laptop con il software Geotest (Fig. 4.1.3)
Indagini termografiche e geolettriche tomografiche per la
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35
Numero di elettrodi in
acquisizione
Posizione degli elettrodi
durante la misura
Frequenza
Emissione
Ricezione
“Qualità“ del dato
Lista dati
Fig. 4.1.3 –Visualizzazione delle celle di misura durante la fase di acquisizione con il software Geotest
Indagini termografiche e geolettriche tomografiche per la
definizione del sistema di acquisizione dei dati nei siti di
Mereto di Tomba (UD), San Vito al Tagliamento (PN) e
Copparo (FE)
36
4.2
Acquisizione dei dati geoelettrici tomografici
Sito di Mereto di Tomba (Prov. di Udine)
I profili sono stati fatti all’interno della vasca di infiltrazione nel campo di ravvenamento in
prossimità del sito di studio nell’alta pianura udinese a Mereto di Tomba (Prov. di Udine)
(Fig. 4.2.1).
Fig. 4.2.1 – Ubicazione campo di ravvenamento a Mereto di Tomba (Prov. di Udine)
Sono stati eseguiti due profili in direzione NNO-SSE (Fig. 4.2.2) con inizio sul lato NNO;
come riferimento è stato considerata l’opera di presa in cemento armato. I due profili sono
paralleli fra loro e distano circa 10 m.
Fig. 4.2.2 – Ubicazione profili geoelettrici tomografici
Indagini termografiche e geolettriche tomografiche per la
definizione del sistema di acquisizione dei dati nei siti di
Mereto di Tomba (UD), San Vito al Tagliamento (PN) e
Copparo (FE)
37
Sono stati utilizzati n. 60 elettrodi con una spaziatura di 0.8 m per una lunghezza totale di 41
m. (Fig. 4.2.3).
Origine
stendimento
Intervallo elettrodico 0,8 m
Fig. 4.2.3– Stendimento geoelettrico
Sono stati testati diversi tipi di stendimenti. I risultati presentati si riferiscono ad un array di
tipo Wenner che ha permesso l’investigazione in dettaglio fino a circa 7 m (Fig. 4.2.4); il
setting di acquisizione è stato impostato privilegiando una elevata qualità dei dati (Fig. 4.2.5).
Fig. 4.2.4 – Parametri geometrici utilizzati
Indagini termografiche e geolettriche tomografiche per la
definizione del sistema di acquisizione dei dati nei siti di
Mereto di Tomba (UD), San Vito al Tagliamento (PN) e
Copparo (FE)
38
Fig. 4.2.5– Parametri di acquisizione utilizzati per lo stendimento tipo WENNER
Sito di San Vito al Tagliamento (Prov. di Pordenone)
I testi di acquisizione termografica sono avvenuti durante le attività di acquisizione dei dati
geolettrici eseguiti da OGS. I profili effettuati in collaborazione con OGS sono stati
denominati PR-01E e PR-02E e hanno le seguenti caratteristiche:
Denominazione
Array
Spaziatura (m)
n. elettrodi
Lunghezza (m)
profilo
PR-01E
Wenner-Schlumberger
3.00
134
399
PR-02E
Wenner-Schlumberger
3.00
49
144
La figura 4.2.6 riporta la planimetria schematica dell’ubicazione dei profili effettuati.
Indagini termografiche e geolettriche tomografiche per la
definizione del sistema di acquisizione dei dati nei siti di
Mereto di Tomba (UD), San Vito al Tagliamento (PN) e
Copparo (FE)
39
Fig. 4.2.6 – Ubicazione profili geolettrici tomografici eseguiti a S. Vito Al Tagliamento (Prov. di Udine)
Sito di Copparo (Prov. di Ferrara)
Sono stati eseguiti in collaborazione con OGS e Università di Ferrara Dipartimento di
Geoscienze alcuni profili geolettrici tomografici aventi le seguenti caratteristiche:
Denominazione profilo
Array
Spaziatura (m)
n. elettrodi
Lunghezza (m)
Profilo 1 piezometri NE
Schlumberger
2.5
60
147.5
Profilo 2 centro sud lago
Schlumberger
2.5
40
97.5
Profilo 3 centro sud lago
Schlumberger
2.5
40
97.5
Profilo 4 SW lago
Schlumberger
2.5
60
147.5
Profilo 5 SW lago
Schlumberger
2.5
40
97.5
Profilo 6 NW lago
Schlumberger
2.5
40
97.5
Profilo 7 NW lago
Schlumberger
3
13
36
La figura 4.2.7 riporta la planimetria schematica dell’ubicazione dei profili effettuati.
Indagini termografiche e geolettriche tomografiche per la
definizione del sistema di acquisizione dei dati nei siti di
Mereto di Tomba (UD), San Vito al Tagliamento (PN) e
Copparo (FE)
40
Fig. 4.2.7 – Ubicazione profili geolettrici tomografici eseguiti a Copparo (Prov. di Ferrara)
4.3
Elaborazione dei dati geoelettrici tomografici
Per l’inversione tomografica del dato di resistività e di caricabilità, è stata utilizzato il
software RES2DINV, che determina automaticamente un modello bidimensionale della
resistività e della caricabilità partendo dai dati ottenuti dalla prospezione geoelettrica.
La modellizzazione bidimensionale usata dal programma d’inversione consiste in un numero
di blocchi rettangolari. La disposizione dei blocchi è legata strettamente alla distribuzione dei
punti di misura nelle pseudosezioni.
Per ogni elaborazione il programma fornisce la pseudosezione reale, la pseudosezione
calcolata ed il modello che è il punto di partenza per l’interpretazione geologica.
4.4
Risultati geoelettrici tomografici
Come accennato in precedenza la priorità del test non era la sola caratterizzazione geologica
ma anche la verifica dei migliori settings da utilizzare durante le fasi di monitoraggio delle
infiltrazioni.
Indagini termografiche e geolettriche tomografiche per la
definizione del sistema di acquisizione dei dati nei siti di
Mereto di Tomba (UD), San Vito al Tagliamento (PN) e
Copparo (FE)
41
Dal punto di vista geologico è però importantissima la precisa conoscenza dei primi metri del
sottosuolo per poter correttamente interpretare le informazioni derivanti dall’accoppiata
Geoelettrica-Termografia.
Sito di Mereto di Tomba (Prov. di Udine)
I dati geoelettrici ottenuti sono di seguito rappresentati nelle Figg. 4.4.1a,b e 4.4.2a,b.
a)
b)
Fig. 4.4.1a,b – Profilo elettrico tomografico disposto in direzione Ovest a) pseudosezione di resisitività e b)
pseudosezione di caricabilità (IP)
a)
b)
Fig. 4.4.2a,b – Profilo elettrico tomografico disposto in direzione Est. a) pseudosezione di resisitività e b)
pseudosezione di caricabilità (IP)
Indagini termografiche e geolettriche tomografiche per la
definizione del sistema di acquisizione dei dati nei siti di
Mereto di Tomba (UD), San Vito al Tagliamento (PN) e
Copparo (FE)
42
Sito di San Vito al Tagliamento (Prov. di Pordenone)
Le sezioni geoelettriche tomografiche elaborate da OGS sono riportate nelle figure 4.4.3 e
4.4.4:
Fig. 4.4.3 – Profilo elettrico tomografico PR-01E-13. Pseudosezione di resisitività.
Fig. 4.4.4 – Profilo elettrico tomografico PR-02E-13. Pseudosezione di resisitività.
Sito di Copparo (Prov. di Ferrara)
I dati sono ancora in fase di elaborazione presso Dipartimento di Geoscienze dell’Università
di Ferrara vengono comunque riportati nelle figure 4.4.5a,b e 4.4.6a,b i risultati di una prima
elaborazione effettuata in campagna.
Indagini termografiche e geolettriche tomografiche per la
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Mereto di Tomba (UD), San Vito al Tagliamento (PN) e
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a)
b)
Fig. 4.4.5a,b – Profilo geoelettrico tomografico 5 SW lago. a) pseudosezione di resisitività e b) pseudosezione di
caricabilità (IP)
a)
b)
Fig. 4.4.6a,b – Profilo geoelettrico tomografico 6 NW lago. a) pseudosezione di resisitività e b) pseudosezione
di caricabilità (IP)
L’esecuzione dell’indagine ad alta definizione geoelettrica tomografica ha consentito di
studiare la porzione più superficiale del sottosuolo per poter correlare la geologia con le
diverse velocità di infiltrazione con la contrazione dell’area di spaglio delle acque.
L’infiltrazione a livelli più profondi esula dai compiti di EUREKOS e sarà definita con
metodi geofisici basati su più lunghi stendimenti geoelettrici e su metodi sismici. In modo da
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avere la continuità del modello fino alle profondità richieste dall’idrogeologia del sito, in
questo caso circa 65-70 m dal p.c. come è schematizzato nella Fig. 4.4.7.
Il test ha definito con chiarezza sia la parte geologica che la parte di setting strumentale da
utilizzare durante le infiltrazioni vere e proprie.
In particolare sono state analizzate le diverse velocità di acquisizione dati e gli intervalli della
matrice di misura da indagare in successione per poter seguire precisamente le infiltrazioni.
Si è anche evidenziata la necessità di effettuare le infiltrazioni ad intervalli, per meglio
evidenziare il percorso verso il basso dei vari volumi d’acqua.
A questo punto tutto il sistema è pronto per i test veri e propri.
Fig. 4.4.7 – Schema indagini
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5.
VALUTAZIONE DEI TEST STRUMENTALI
I test condotti sulla vasca di infiltrazione per la ricarica della falda, nel sito di Mereto di
Tomba (UD) ha permesso di testare in condizioni operative per le misurazioni termiche da
eseguire in parallelo alle indagini geoelettriche ad alta risoluzione durante le ricariche.
Una delle finalità dei test era di fare emergere eventuali problematiche tecniche ed operative
per poter trovare adeguate soluzioni, e verificarle, prima delle indagini operative vere e
proprie.
Sono emerse le seguenti problematiche, che sono state risolte.
• Necessità di utilizzare marker termici in corrispondenza di punti significativi nello
stendimento geoelettrico per poter precisamente riportare le geometrie di campagna
nell’immagine termica. Problematica risolta impiegando picchetti in legno con la testa
ricoperta di fogli di alluminio in modo da renderli visibili nel termico come punti
freddi.
• Precisa calibrazione manuale del range di misura, definizione dei limiti di T° da
considerare.
• Necessità di scegliere precisamente la configurazione geoelettrica da impiegare per
evitare tempi di acquisizione troppo lunghi incompatibili con la velocità di
infiltrazione delle acque. Problematica risolta diminuendo il numero di elettrodi e
selezionando una configurazione Dipolo-Dipolo 4-5. Questo permetterà di effettuare
diverse sequenze di misurazioni cambiando la densità di misure negli intervalli in
modo da ottenere la migliore rappresentazione del settore di sottosuolo attraversato
dall’acqua in quell’intervallo temporale. Si è anche osservato che sarà importante
operare a intervalli di infiltrazione, proprio per meglio evidenziare il transito dei
volumi d’acqua.
• La sequenza di azioni per la modellizzazione e le procedure di elaborazione sono state
definite: estrazione dei pixel/valori di T° lungo le linee del grid, esportazione in foglio
di calcolo per la creazione della matrice di valori di T°.
Definizione delle posizioni dei pixel, degli incroci del grid, armonizzazione dei dati.
Esportazione su CAD/Surfer per la modellizzazione (Figg. 5.1 e 5.2).
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Figg. 5.1 – Modellizzazione 2D accoppiamento indagine termografica e geolettrica tomografica
Fig. 5.2 – Modellizzazione 3D accoppiamento indagine termografica e geolettrica tomografica
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E’ inoltre assolutamente indispensabile eseguire la prima fase delle infiltrazioni a intervalli
per poter visualizzare le anomalie termiche superficiali e quelle immediatamente sottostanti
determinate rispettivamente dall’assorbimento superficiale e dal transito dei volumi d’acqua
nel sottosuolo.
Sarà infatti estremamente interessante vedere gli effetti del primo transito della lama d’acqua
nel sottosuolo, come i vari livelli vengano interessati, eventuali disomogeneità di velocità e
l’umidità residuale dopo il transito del primo volume.
A questo punto sarà possibile procedere anche ad una alimentazione continua della falda i cui
movimenti a profondità maggiori saranno mappati mediante stendimenti geoelettrici maggiori
e altri metodi geofisici che non rientrano in questa Action.
A questo punto si può affermare che gli obbiettivi previsti per questa fase di messa a punto
del sistema TGRA sono stati raggiunti. Le problematiche sono state evidenziate e risolte sia
dal punto di vista tecnico strumentale che operativo, il pacchetto TGRA è quindi pronto ad
operare in condizioni reali in ogni sito.
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ACTION 8: TGRA (rilevamento termometrico integrato per la
ricarica artificiale): sistema innovativo per il monitoraggio in
continuo dell'efficienza dell'infiltrazione e qualità delle acque
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ALLEGATO A – Fotografie termografiche
Portogruaro, Agosto 2013
Eurekos s.r.l.
Via Leopardi 13, 30026 Portogruaro (VE) - Tel. 0421 72041 Fax 0421 72028
E-mail:[email protected] – Web site www.eurekos.it
C.F. P.I. 03114380276 – Registro Imprese VE n. 03114380276 – R.E.A. VE n.283587
Capitale Sociale euro 10,400,00 i.v.
Figg. 3.2.6 – Fotografie termografiche eseguite nel sito di San Vito al Tagliamento (PN) da n. 0148 a 0179. A
destra le immagini termografiche a sx le relative immagini reali
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Allegato A
Figg. 3.2.7 – Fotografie termografiche eseguite nel sito di San Vito al Tagliamento (PN) da n. 0180 a 0193. A
destra le immagini termografiche a sx le relative immagini reali
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Allegato A
Figg. 3.2.9 – Fotografie termografiche eseguite nel sito di Copparo (FE) da n. 0416 a 0381. A destra le
immagini termografiche a sx le relative immagini reali
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Allegato A
Figg. 3.2.10 – Fotografie termografiche eseguite nel sito di Copparo (FE) da n. 0378 a 0349. A destra le
immagini termografiche a sx le relative immagini reali
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Allegato A
Figg. 3.2.11 – Fotografie termografiche eseguite nel sito di Copparo (FE) da n. 0340 a 0317. A destra le
immagini termografiche a sx le relative immagini reali
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Allegato A
Figg. 3.2.12 – Fotografie termografiche eseguite nel sito di Copparo (FE) da n. 0308 a 0283. A destra le
immagini termografiche a sx le relative immagini reali
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Allegato A
Figg. 3.2.13 – Fotografie termografiche eseguite nel sito di Copparo (FE) da n. 0290 a 0263. A destra le
immagini termografiche a sx le relative immagini reali
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Allegato A
Figg. 3.2.14 – Fotografie termografiche eseguite nel sito di Copparo (FE) da n. 0270 a 0225. A destra le
immagini termografiche a sx le relative immagini reali
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Allegato A
Figg. 3.2.15 – Fotografie termografiche eseguite nel sito di Copparo (FE) da n. 0216 a 0207. A destra le
immagini termografiche a sx le relative immagini reali
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Allegato A