Insegnamento GESTIONE E IMPIANTI PER LE RISORSE IDRICHE
| Nome del corso di laurea | Ingegneria civile |
|---|---|
| Codice insegnamento | GP004417 |
| Curriculum | Infrastrutture |
| Docente responsabile | Renato Morbidelli |
| CFU | 10 |
| Regolamento | Coorte 2021 |
| Erogato | Erogato nel 2022/23 |
| Erogato altro regolamento | Informazioni sull'attività didattica |
| Anno | 2 |
| Periodo | Annuale |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Tipo attività | Attività formativa integrata |
| Suddivisione |
GESTIONE DELLE RISORSE IDRICHE
| Codice | GP004445 |
|---|---|
| CFU | 5 |
| Docente responsabile | Renato Morbidelli |
| Docenti |
|
| Ore |
|
| Attività | Caratterizzante |
| Ambito | Ingegneria civile |
| Settore | ICAR/02 |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Lingua insegnamento | Italiano |
| Contenuti | Il programma del Modulo è strutturato nelle seguenti Unità didattiche: 1. IDROSISTEMI 2. IDROSISTEMI E PROGRAMMAZIONE LINEARE 3. IDROSISTEMI E PROGRAMMAZIONE DINAMICA 4. PROCESSI STOCASTICI E GENERAZIONE DEI DATI 5. LA DERIVAZIONE DELLE ACQUE |
| Testi di riferimento | 1. R.L. BRAS, Hydrology - An introduction to hydrologic science, Addison-Wesley, New York, 1990; 2. R. K. LINSLEY, J. B. FRANZINI, D. L. FREYBERG, G. TCHOBANOGLOUS, Water resources engineering, McGraw-Hill, New York, 1992; 3. L. MAYS, Y. K. TOUNG, Hydrosystems engineering and management, McGraw-Hill, New York, 1992; 4. R.MORBIDELLI, C. CORRADINI, Lezioni di Gestione delle Risorse Idriche, Margiacchi-Galeno, Perugia, 2011. |
| Obiettivi formativi | Il modulo tratta di idrosistemi, di modelli che ottimizzano la gestione delle risorse idriche e di derivazione delle acque. Il programma inoltre comprende la descrizione delle tecniche della programmazione lineare e dinamica e l’analisi dei processi stocastici per la generazione dei dati. Gli obiettivi formativi sono i seguenti. Il primo obiettivo riguarda l'acquisizione delle principali conoscenze relative a: •la rappresentazione rigorosa degli idrosistemi; •approcci lineari o dinamici per la ricerca della soluzione ottimale nella gestione di idrosistemi complessi; •modelli stocastici per la generazione dei dati; •la derivazione delle acque per la produzione di energia elettrica. Un secondo obiettivo è relativo all'acquisizione delle principali abilità riferite alla capacità di: •selezionare e applicare l’opportuno approccio (eventualmente semplificato) nella ottimizzazione di un idrosistema, con consapevolezza del significato e dei valori attesi per i parametri e le grandezze coinvolti; •selezionare e applicare un modello stocastico per la generazione dei dati in una fissata sezione fluviale di interesse; •selezionare e applicare un metodo di derivazione delle acque per la produzione di energia elettrica. |
| Prerequisiti | Le conoscenze richieste per comprendere i contenuti del corso e raggiungere gli obiettivi formativi previsti sono le seguenti: •Analisi Matematica: studio delle funzioni, tecniche di derivazione ed integrazione di funzioni a più variabili, equazioni differenziali. •Fisica e Meccanica Razionale: calcolo vettoriale, equazioni cardinali della statica e dell’equilibrio dinamico. •Idraulica: idrostatica, correnti in pressione e a superficie libera, foronomia. •Idrologia: componenti di base del ciclo idrologico (formazione e misura delle precipitazioni, modelli di base per la stima delle perdite per infiltrazione e degli idrogrammi di piena). |
| Metodi didattici | Il Modulo è organizzato in: •lezioni frontali in aula su tutti gli argomenti del programma con confronto con gli studenti; •esercitazioni in aula svolte nella modalità classica (alla lavagna); •lezioni frontali a carattere seminariale con supporto del proiettore. |
| Altre informazioni | Il corso di Idrologia e Gestione delle Risorse Idriche è suddiviso in due moduli coordinati: i) Idrologia II; ii) Gestione delle Risorse Idriche. Dati statistici relativi alle votazioni d'esame conseguite dagli studenti Campione costituito da 130 studenti (dall’a.a. 2010/2011 all’a.a. 2020/2021) Media delle valutazioni: 26,63; deviazione standard: 1,87. Percentuale di studenti che hanno conseguito una valutazione nell'intervallo indicato (estremi compresi) 18 - 21 1,6% 22 - 24 10,8 % 25 - 27 56,1 % 28 - 30 30,8 % 30 e lode 0,8 % Il corso di Gestione e Impianti per le Risorse Idriche è suddiviso in due moduli coordinati: i) Gestione delle Risorse Idriche; ii) Impianti Speciali Idraulici. Dati statistici relativi alle votazioni d'esame conseguite dagli studenti Campione costituito da 107 studenti (dall’a.a. 2010/2011 all’a.a. 2020/2021) Media delle valutazioni: 28,46; deviazione standard: 1,79. Percentuale di studenti che hanno conseguito una valutazione nell'intervallo indicato (estremi compresi) 18 - 21 0,0% 22 - 24 3,8 % 25 - 27 25,2 % 28 - 30 64,5 % 30 e lode 6,5 % |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | GESTIONE DELLE RISORSE IDRICHE La verifica degli obiettivi formativi dell’insegnamento (esame) prevede una prova scritta e una prova orale. La prova scritta sarà sostenuta per esigenze logistiche in modo separato rispetto alla prova orale che potrà essere sostenuta in sessioni diverse o nella stessa sessione secondo il calendario degli esami stabilito dal CdS. La prova scritta, della durata di un'ora, consiste nella soluzione di problemi riguardanti la gestione delle risorse idriche. Nell’ambito della prova scritta è richiesta la soluzione computazionale di un problema tecnico, e/o l’analisi metodologica con esemplificazioni computazionali di un problema a contenuto teorico - applicativo. La prova ha lo scopo di verificare la capacità di comprensione delle problematiche proposte durante il corso e quella di applicare correttamente le conoscenze teoriche, l'abilità di formulare in autonomia di giudizio osservazioni appropriate sulle possibili alternative modellistiche, nonché l'abilità di comunicare in modo efficace e pertinente in forma scritta. La prova orale consiste in una discussione della durata di circa 45 minuti finalizzata ad accertare: i) il livello di conoscenza dei contenuti teorico-metodologici del modulo, ii) il livello di competenza nell’esporre le possibili soluzioni tecniche di problemi di ottimizzazione, iii) l’autonomia di giudizio nel proporre l’approccio più opportuno per ciascun ambito applicativo, con piena consapevolezza delle ipotesi semplificative adottate nelle diverse modellazioni, del significato fisico delle grandezze coinvolte, del livello di indeterminazione dei risultati conseguiti. Le prove orali hanno anche l’obiettivo di verificare la capacità dello studente di esporre con proprietà di linguaggio i temi proposti dalla Commissione, di sostenere un rapporto dialettico durante la discussione e di riassumere i risultati applicativi delle teorie studiate. La valutazione finale verrà effettuata dalla Commissione in trentesimi mediando i risultati delle prove con i seguenti pesi: prova scritta, peso = 1/3; prova orale, peso = 2/3; IDROLOGIA E GESTIONE DELLE RISORSE IDRICHE La verifica degli obiettivi formativi dell’insegnamento (esame) prevede due prove scritte e due prove orali. La prove scritte, per esigenze logistiche, saranno programmate in modo separato rispetto alle due prove orali che potranno essere sostenute in sessioni diverse o contestualmente nella stessa sessione secondo il calendario degli esami stabilito dal CdS. Le prove scritte riguardano rispettivamente la modellazione idrologica e le tecniche di gestione della risorsa idrica. Entrambe sono della durata di un'ora e consistono tipicamente nella soluzione di due problemi; il primo prevede la soluzione computazionale di un problema tecnico, il secondo l’analisi metodologica con esemplificazioni computazionali di un problema a contenuto teorico - applicativo. Le prove hanno lo scopo di verificare la capacità di comprensione delle problematiche proposte durante il corso e quella di applicare correttamente le conoscenze teoriche, l'abilità di formulare in autonomia di giudizio osservazioni appropriate sulle possibili alternative modellistiche e tecniche, nonché l'abilità di comunicare in modo efficace e pertinente in forma scritta. Le prove orali consistono in una discussione della durata di circa 45 minuti ciascuna finalizzata ad accertare: i) il livello di conoscenza dei contenuti teorico-metodologici dei due moduli, ii) il livello di competenza nell’esporre le possibili soluzioni tecniche di problemi di modellazione idrologica, di dimensionamento e verifica delle componenti strutturali ed idrauliche delle dighe di ritenuta e delle opere ad esse complementari, iii) l’autonomia di giudizio nel proporre l’approccio più opportuno per ciascun ambito applicativo, con piena consapevolezza delle ipotesi semplificative adottate nelle diverse modellazioni idrologiche e statiche, del significato fisico delle grandezze coinvolte, del livello di indeterminazione dei risultati conseguiti. Le prove orali hanno anche l’obiettivo di verificare la capacità dello studente di esporre con proprietà di linguaggio i temi proposti dalla Commissione, di sostenere un rapporto dialettico durante discussione e di riassumere i risultati applicativi delle teorie studiate. La valutazione finale verrà effettuata dalla Commissione in trentesimi mediando i risultati delle quattro prove con i seguenti pesi: prove scritte, peso = 1/6 ciascuna; prove orali, peso = 1/3 ciascuna. GESTIONE E IMPIANTI PER LE RISORSE IDRICHE La verifica degli obiettivi formativi dell’insegnamento (esame) prevede una prova scritta e due prove orali. La prova scritta sarà sostenuta per esigenze logistiche in modo separato rispetto alle due prove orali che potranno essere sostenute in sessioni diverse o nella stessa sessione secondo il calendario degli esami stabilito dal CdS. La prova scritta, della durata di un'ora, consiste nella soluzione di problemi riguardanti la gestione delle risorse idriche. Nell’ambito della prova scritta è richiesta la soluzione computazionale di un problema tecnico, e/o l’analisi metodologica con esemplificazioni computazionali di un problema a contenuto teorico - applicativo. La prova ha lo scopo di verificare la capacità di comprensione delle problematiche proposte durante il corso e quella di applicare correttamente le conoscenze teoriche, l'abilità di formulare in autonomia di giudizio osservazioni appropriate sulle possibili alternative modellistiche, nonché l'abilità di comunicare in modo efficace e pertinente in forma scritta. Le prove orali consistono in una discussione della durata di circa 45 minuti ciascuna finalizzata ad accertare: i) il livello di conoscenza dei contenuti teorico-metodologici dei due moduli, ii) il livello di competenza nell’esporre le possibili soluzioni tecniche di problemi di ottimizzazione, di dimensionamento e verifica delle componenti strutturali ed idrauliche degli impianti di produzione di energia idroelettrica, iii) l’autonomia di giudizio nel proporre l’approccio più opportuno per ciascun ambito applicativo, con piena consapevolezza delle ipotesi semplificative adottate nelle diverse modellazioni, del significato fisico delle grandezze coinvolte, del livello di indeterminazione dei risultati conseguiti. Le prove orali hanno anche l’obiettivo di verificare la capacità dello studente di esporre con proprietà di linguaggio i temi proposti dalla Commissione, di sostenere un rapporto dialettico durante la discussione e di riassumere i risultati applicativi delle teorie studiate. La valutazione finale verrà effettuata dalla Commissione in trentesimi mediando i risultati delle tre prove con i seguenti pesi: prova scritta, peso = 1/6; prova orale riguardante le tematiche della Gestione delle Risorse Idriche, peso = 1/3; prova orale riguardante le tematiche degli Impianti Speciali Idraulici, peso =1/2. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa Nel caso in cui lo studente intenda anticipare l’esame in un anno precedente a quello programmato nel piano di studio, si raccomanda di frequentare il ciclo delle lezioni e di sostenere l’esame nel primo appello utile dopo che le lezioni medesime siano terminate, nel rispetto quindi del semestre di programmazione dell’insegnamento. |
| Programma esteso | Il Modulo affronta la descrizione dei principali idrosistemi, le tecniche di ottimizzazione, la gestione degli idrosistemi; fornisce strumenti per la regolazione dei serbatoi e per la derivazione delle acque. Il programma del Modulo è strutturato nelle seguenti Unità didattiche: •1. IDROSISTEMI Idrosistemi e loro classificazione. Stato di un idrosistema. Tecniche di ottimizzazione. •2. IDROSISTEMI E PROGRAMMAZIONE LINEARE Richiami sulla teoria della programmazione lineare. Algoritmo del simplesso per la ricerca della soluzione ottimale nella gestione di idrosistemi complessi. •3. IDROSISTEMI E PROGRAMMAZIONE DINAMICA Sistema di base ed ipotesi incorporate. Variabili decisionali e variabili di stato. Tecnica di soluzione di modelli DP mediante sottoproblemi. Stima adattiva delle variabili decisionali. •4. PROCESSI STOCASTICI E GENERAZIONE DEI DATI Richiami di statistica e calcolo delle probabilità. Coefficiente di correlazione lineare, stazionarietà, ergodicità, indipendenza, invertibilità. Modelli idrologici e generazione dei dati. Modelli a filtro lineare: modelli a media mobile e modelli autoregressivi. La costruzione di un modello. •5. LA DERIVAZIONE DELLE ACQUE Caratteristiche generali delle utilizzazioni idroelettriche. Produzione di energia idroelettrica mediante serbatoi. Regolazione totale e regolazione parziale dei serbatoi. Produzione di energia idroelettrica senza regolazione dei deflussi. Curve di durata. Impianti ad acqua fluente. |
IMPIANTI SPECIALI IDRAULICI
| Codice | GP000687 |
|---|---|
| CFU | 5 |
| Docente responsabile | Renato Morbidelli |
| Docenti |
|
| Ore |
|
| Attività | Caratterizzante |
| Ambito | Ingegneria civile |
| Settore | ICAR/02 |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Lingua insegnamento | Italiano |
| Contenuti | Il programma del Modulo è strutturato nelle seguenti Unità didattiche: 1. IMPIANTI PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA IDROELETTRICA 2. PROGETTAZIONE OTTIMALE DELLE RETI IDRAULICHE IN PRESSIONE 3. IMPIANTI DI IRRIGAZIONE 4. LA MISURA DELLE PRINCIPALI GRANDEZZE IDROMETEOROLOGICHE |
| Testi di riferimento | 1.V. ANSELMO, Manuale di riferimento per la misura al suolo delle grandezze idrometeorologiche, CNR-GNDCI, Roma, 1993; 2. ASAE, Design and operation of farm irrigation systems, Jensen, 1980; 3. A.DADONE, Macchine Idrauliche, CLUT, Torino, 1987; 4. G. EVANGELISTI, Impianti idroelettrici, vol. I e II, Patron, Bologna, 1982; 5. R. K. LINSLEY, J. B. FRANZINI, D. L. FREYBERG, G. TCHOBANOGLOUS, Water resources engineering, McGraw-Hill, New York, 1992; 6. L. MAYS, Y. K. TOUNG, Hydrosystems engineering and management, McGraw-Hill, New York, 1992; 7. B. WITHERS, S. VIPOND, Irrigation: Design and practice, Batsford Academic, London, 1974. 8. Dispense del docente disponibili sulla piattaforma APE-LEARNING o UNISTUDIUM. |
| Obiettivi formativi | Il modulo tratta degli impianti per la produzione di energia idroelettrica, degli impianti di irrigazione e la caratterizzazione dei sistemi di monitoraggio delle principali grandezze idrometeorologiche. Gli obiettivi formativi sono i seguenti. Il primo obiettivo riguarda l'acquisizione delle principali conoscenze relative a: •la produzione di energia idroelettrica e tipologie di impianti; •opere di adduzione, di accumulazione, di disconnessione e di convogliamento in pressione dell’acqua fino alle macchine idrauliche; •concetti di idrologia agraria e tecniche di irrigazione •conoscenza dei sistemi di monitoraggio delle grandezze idrometeorologiche Un secondo obiettivo è relativo all'acquisizione delle principali abilità riferite alla capacità di: •selezionare e applicare l’opportuno metodo di produzione di energia idroelettrica, con consapevolezza del significato e dei valori attesi per i parametri e le grandezze coinvolti; •selezionare e applicare le opportune opere di adduzione, di accumulazione, di disconnessione e di convogliamento in pressione dell’acqua fino alle macchine idrauliche e le macchine idrauliche stesse; •selezionare e applicare un metodo di irrigazione; •pianificare e progettare un sistema di monitoraggio delle principali grandezze idrometeorologiche. |
| Prerequisiti | Le conoscenze richieste per comprendere i contenuti del corso e raggiungere gli obiettivi formativi previsti sono le seguenti: •Analisi Matematica: studio delle funzioni, tecniche di derivazione ed integrazione di funzioni a più variabili, equazioni differenziali. •Fisica e Meccanica Razionale: calcolo vettoriale, equazioni cardinali della statica e dell’equilibrio dinamico. •Idraulica: idrostatica, correnti in pressione e a superficie libera, foronomia. •Idrologia: componenti di base del ciclo idrologico (formazione e misura delle precipitazioni, modelli di base per la stima delle perdite per infiltrazione e degli idrogrammi di piena). |
| Metodi didattici | Il Modulo è organizzato in: •lezioni frontali in aula su tutti gli argomenti del programma con confronto con gli studenti; •esercitazioni in aula svolte nella modalità classica (alla lavagna); •lezioni frontali a carattere seminariale con supporto del proiettore. |
| Altre informazioni | Il corso di Gestione e Impianti per le Risorse Idriche è suddiviso in due moduli coordinati: i) Gestione delle Risorse Idriche; ii) Impianti Speciali Idraulici. Dati statistici relativi alle votazioni d'esame conseguite dagli studenti Campione costituito da 107 studenti (dall’a.a. 2010/2011 all’a.a. 2020/2021) Media delle valutazioni: 28,46; deviazione standard: 1,79. Percentuale di studenti che hanno conseguito una valutazione nell'intervallo indicato (estremi compresi) 18 - 21 0,0% 22 - 24 3,8 % 25 - 27 25,2 % 28 - 30 64,5 % 30 e lode 6,5% |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | IMPIANTI SPECIALI IDRAULICI La verifica degli obiettivi formativi dell’insegnamento (esame) prevede una prova orale. La prova orale consiste in una discussione della durata di circa 45 minuti ciascuna finalizzata ad accertare: i) il livello di conoscenza dei contenuti teorico-metodologici del modulo, ii) il livello di competenza nell’esporre le possibili soluzioni tecniche di problemi di ottimizzazione, di dimensionamento e verifica delle componenti strutturali ed idrauliche degli impianti di produzione di energia idroelettrica, iii) l’autonomia di giudizio nel proporre l’approccio più opportuno per ciascun ambito applicativo, con piena consapevolezza delle ipotesi semplificative adottate nelle diverse modellazioni, del significato fisico delle grandezze coinvolte, del livello di indeterminazione dei risultati conseguiti. La prova orale ha anche l’obiettivo di verificare la capacità dello studente di esporre con proprietà di linguaggio i temi proposti dalla Commissione, di sostenere un rapporto dialettico durante la discussione e di riassumere i risultati applicativi delle teorie studiate. La valutazione finale verrà effettuata dalla Commissione in trentesimi. GESTIONE E IMPIANTI PER LE RISORSE IDRICHE La verifica degli obiettivi formativi dell’insegnamento (esame) prevede una prova scritta e due prove orali. La prova scritta sarà sostenuta per esigenze logistiche in modo separato rispetto alle due prove orali che potranno essere sostenute in sessioni diverse o nella stessa sessione secondo il calendario degli esami stabilito dal CdS. La prova scritta, della durata di un'ora, consiste nella soluzione di problemi riguardanti la gestione delle risorse idriche. Nell’ambito della prova scritta è richiesta la soluzione computazionale di un problema tecnico, e/o l’analisi metodologica con esemplificazioni computazionali di un problema a contenuto teorico - applicativo. La prova ha lo scopo di verificare la capacità di comprensione delle problematiche proposte durante il corso e quella di applicare correttamente le conoscenze teoriche, l'abilità di formulare in autonomia di giudizio osservazioni appropriate sulle possibili alternative modellistiche, nonché l'abilità di comunicare in modo efficace e pertinente in forma scritta. Le prove orali consistono in una discussione della durata di circa 45 minuti ciascuna finalizzata ad accertare: i) il livello di conoscenza dei contenuti teorico-metodologici dei due moduli, ii) il livello di competenza nell’esporre le possibili soluzioni tecniche di problemi di ottimizzazione, di dimensionamento e verifica delle componenti strutturali ed idrauliche degli impianti di produzione di energia idroelettrica, iii) l’autonomia di giudizio nel proporre l’approccio più opportuno per ciascun ambito applicativo, con piena consapevolezza delle ipotesi semplificative adottate nelle diverse modellazioni, del significato fisico delle grandezze coinvolte, del livello di indeterminazione dei risultati conseguiti. Le prove orali hanno anche l’obiettivo di verificare la capacità dello studente di esporre con proprietà di linguaggio i temi proposti dalla Commissione, di sostenere un rapporto dialettico durante la discussione e di riassumere i risultati applicativi delle teorie studiate. La valutazione finale verrà effettuata dalla Commissione in trentesimi mediando i risultati delle tre prove con i seguenti pesi: prova scritta, peso = 1/6; prova orale riguardante le tematiche della Gestione delle Risorse Idriche, peso = 1/3; prova orale riguardante le tematiche degli Impianti Speciali Idraulici, peso =1/2. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa Nel caso in cui lo studente intenda anticipare l’esame in un anno precedente a quello programmato nel piano di studio, si raccomanda di frequentare il ciclo delle lezioni e di sostenere l’esame nel primo appello utile dopo che le lezioni medesime siano terminate, nel rispetto quindi del semestre di programmazione dell’insegnamento. |
| Programma esteso | Il Modulo affronta la descrizione degli impianti per la produzione di energia idroelettrica, degli impianti di irrigazione e la caratterizzazione dei sistemi di monitoraggio delle principali grandezze idrometeorologiche. La finalità dell’apprendimento degli argomenti del modulo è la progettazione di opere idrauliche per la produzione di energia elettrica, di impianti di drenaggio e di reti di strumenti di misura delle grandezze idrometeorologiche. Il programma è strutturato nelle seguenti Unità didattiche: 1. IMPIANTI PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA IDROELETTRICA La produzione idroelettrica nell'attuale contesto socio-economico. Valutazione del potenziale idroelettrico. Impianti ad acqua fluente, con serbatoio e ad accumulazione per pompaggio. Opere d'adduzione a monte delle condotte forzate: bacini di accumulazione e vasche di oscillazione. Condotte forzate. Caratteristiche funzionali e problemi d'esercizio delle turbine idrauliche. Cenni sulle pompe centrifughe. Criteri di progetto di una centrale idroelettrica. 2. PROGETTAZIONE OTTIMALE DELLE RETI IDRAULICHE IN PRESSIONE Formulazione del problema di progetto di reti aperte e chiuse in termini di programmazione lineare. Reti aperte e chiuse in presenza di pompe. 3. IMPIANTI DI IRRIGAZIONE Concetti di idrologia agraria. L'evapotraspirazione. Impianti irrigui consortili. Reti di ripartizione e distribuzione a superficie libera e in pressione. Irrigazione per sommersione, scorrimento ed infiltrazione. Irrigazione a pioggia e sua meccanizzazione. Irrigazione localizzata. Progetto di un impianto aziendale. Cenni sul progetto di un impianto di drenaggio. 4. LA MISURA DELLE PRINCIPALI GRANDEZZE IDROMETEOROLOGICHE Caratteristiche, modalità di installazione ed impiego di apparecchiatura per la misura di grandezze idrometeorologiche: l'idrometro, il pluviometro, l'anemometro, lo psicrometro, i permeametri (CSIRO, Guelph, doppio anello), il tensiometro, il TDR. Le stazioni di registrazione e gestione dei dati idrometeorologici. |