96962 - IDRAULICA E IDROLOGIA AMBIENTALE

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine dell’insegnamento lo studente conosce le nozioni fondamentali dell’idraulica, dell’idrostatica e idrodinamica delle correnti in pressione e, in particolare, delle correnti a superficie libera, dell’idraulica fluviale, del trasporto solido, delle caratteristiche dei bacini idrografici, dei processi idrologici a scala di bacino, dell’idrologia delle piene.

Contenuti

Prerequisiti formativi

Lo studente che accede a questo insegnamento deve possedere buone conoscenze di matematica e fisica, oltre ad avere familiarità con l’uso di applicativi elettronici (es. Excel) e di video-scrittura (es. Word).

Unità didattica 1 – Idraulica ambientale (18 ore)

• Introduzione - Nozioni di base dell’idraulica, grandezze fondamentali e unità di misura.
• Idrostatica - Definizione e proprietà fisiche dei fluidi; legge di Stevin; piano dei carichi idrostatici; diagramma delle pressioni; dispositivi per la misura della pressione; spinta idrostatica su superfici piane; calcolo del centro di spinta.
• Idrodinamica - Tipologia di correnti e di moto; teorema di Bernoulli e equazione di continuità per fluidi ideali e reali.
• Idraulica delle correnti in pressione – Regimi di moto dei fluidi; dispositivi per la misura della pressione e della portata; perdite di carico localizzate e distribuite; linee piezometriche e dei carichi totali.
• Idraulica delle correnti a superficie libera - Moto uniforme; caratterizzazione costruttiva dei canali; criteri di dimensionamento e verifica; scala delle portate; caratteristiche energetiche di una corrente; alvei a debole e forte pendenza; risalto idraulico; moto permanente e tracciamento dei profili di corrente (passaggio da corrente lenta a corrente veloce per cambio di pendenza; passaggio sopra una soglia di fondo; passaggio fra le pile di un ponte, passaggio sotto una paratoia su alveo a forte e debole pendenza); erosione attorno alle pile di un ponte.

Competenze acquisite unità didattica 1

 Lo studente matura padronanza nel descrivere le caratteristiche di un fluido spiegandone le diverse proprietà, apprende le principali leggi relative ai fluidi in quiete, è in grado di dimensionare e verificare sistemi di correnti in pressione e correnti a superficie libera, conosce le peculiarità idrauliche delle correnti di moto analizzate, è in grado di tracciare i profili di casi specifici di correnti a superficie libera.

Unità didattica 2 – Esercitazioni applicative (12 ore)

• Esercizi numerici di idrostatica - Diagramma delle pressioni e calcolo delle spinte su paratoie e superfici piane, verticali/inclinate, parzialmente/totalmente immerse; determinazione analitica del centro di spinta.

• Esercizi numerici su correnti a superficie libera - Problemi di verifica e costruzione della scala delle portate; problemi di dimensionamento, criterio di minima resistenza.

Competenze acquisite unità didattica 2

 Lo studente è in grado di applicare le relazioni dell’idrostatica e di equilibrio delle forze per risolvere i problemi nei fluidi in quiete, di dimensionare i canali a superficie libera, di verificarne la portata idraulica transitante.

Unità didattica 3 – Idrologia ambientale (15 ore)

• Introduzione – Nozioni di base di idrologia; componenti del ciclo idrologico: precipitazione; evaporazione ed evapotraspirazione;
• Caratterizzazione dei bacini idrografici e dei corsi d’acqua - Bilancio idrologico; definizione di bacino idrografico; composizione del reticolo idrografico; proprietà del rilievo (curva ipsografica); rappresentazione cartografica (planimetrie, profili, sezioni) e classificazione dei corsi d’acqua.
• Informazioni idrologiche - Strumenti e metodi di misura delle grandezze idrometeorologiche; fonti delle informazioni.
• Cenni di teoria delle probabilità e di statistica - Definizioni di probabilità; stima dei parametri e delle variabili idrologiche; test statistici, test della bontà di adattamento di distribuzioni di probabilità.
• Idrologia delle piene: elementi di statistica; pluviometria; deflussi superficiali; stima della portata di piena.
• Cenni di trasporto solido dei corsi d’acqua.

 Competenze acquisite unità didattica 3

 Lo studente acquisisce nozioni sui processi alla base delle diverse componenti del ciclo idrologico e sulle procedure di elaborazione delle informazioni idrologiche utili per i problemi di progetto e di esercizio nel settore dell’idrologia ambientale.

Unità didattica 4 – Esercitazioni applicative (15 ore)

• Esercizi numerici sulla stima delle variabili idrologiche - Calcolo dell’altezza di pioggia ragguagliata e dei deflussi superficiali; analisi statistica delle precipitazioni; stima delle portate al colmo.

Competenze acquisite unità didattica 4

Lo studente è in grado di effettuare un bilancio idrologico, partendo dai dati di precipitazione, adattando tutte le informazioni idrologiche al bacino di riferimento, trasformando gli afflussi in deflussi superficiali e valutando la portata al colmo per diversi tempi di ritorno.

Testi/Bibliografia

• Slide fornite dal docente
• FERRO V. (2013). Elementi di idraulica e idrologia: per le scienze agrarie, ambientali e forestali – McGraw-Hill.
• CITRINI D., NOSEDA G. (2009). Idraulica – Casa Editrice Ambrosiana Milano.
• MOISELLO U., Idrologia tecnica, La Goliardica Pavese, Pavia, 1997.

Metodi didattici

Il corso si suddivide in quattro unità didattiche somministrate durante lezioni frontali. Le unità didattiche 1 e 3 hanno carattere teorico e sono propedeutiche per affrontare rispettivamente le unità pratiche 2 e 4. Tutte le unità didattiche saranno svolte attraverso lezioni frontali in presenza supportate da slide. Verrà fornito il materiale necessario e verrà richiesta la partecipazione della classe eventualmente mediante anche lavori di gruppo durante le esercitazioni.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L’esame sarà in forma orale e verterà su tutte le unità del corso. Sarà chiesto allo studente di rispondere a domande di natura teorica e pratica-applicativa. Durante l’esame potrà essere richiesto di risolvere piccoli problemi e di svolgere brevi calcoli di dimensionamento o di verifica per la parte relativa all’idraulica ambientale, mentre relativamente alla parte di idrologia ambientale, potrà essere chiesto di effettuare una stima delle principali variabili idrologiche.

Gli studenti potranno sostenere l’esame anche in lingua inglese facendo richiesta scritta al docente.

Strumenti a supporto della didattica

Slide, lavagna, computer, materiale didattico.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Giuseppe Mancuso