Insegnamento IDROLOGIA E INFRASTRUTTURE IDRAULICHE
| Nome del corso di laurea | Ingegneria civile e ambientale |
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| Codice insegnamento | A002081 |
| Curriculum | Ingegneria civile |
| Docente responsabile | Piergiorgio Manciola |
| Docenti |
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| Ore |
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| CFU | 12 |
| Regolamento | Coorte 2020 |
| Erogato | Erogato nel 2022/23 |
| Erogato altro regolamento | |
| Attività | Caratterizzante |
| Ambito | Ingegneria ambientale e del territorio |
| Settore | ICAR/02 |
| Anno | 3 |
| Periodo | Annuale |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Tipo attività | Attività formativa monodisciplinare |
| Lingua insegnamento | Italiano |
| Contenuti | Il programma del corso è strutturato nelle seguenti Unità didattiche: Idrologia statistica Struttura dell'atmosfera e precipitazioni Stima delle perdite idrologiche Trasformazione pioggia-portata Deflussi superficiali Portata di massima piena Acquedotti: i) adduzione e distribuzione idrica; modalità di regolazione; ii) fabbisogni potabili e dotazioni idriche; iii) fonti di approvvigionamento; iv) progetto e verifica di adduttrici e distributrici in pressione; v) tubazioni ed apparecchiature; vi) opere d'arte e stazioni di sollevamento. Reti di drenaggio urbano: i) portate di progetto; ii) spechi per fognature; iii) verifiche di stabilità; iv) opere d'arte di linea e scaricatori di piena |
| Testi di riferimento | TESTI CONSIGLIATI: V. T. Chow, D. Maidment, L.W. Mays, Applied Hydrology, Mc Graw-Hill, Book Company, New York, 1988; U. Maione, Appunti di Idrologia 3: Le piene fluviali, La Goliardica Pavese, Pavia, 1981 Girolamo Ippolito, Appunti di Costruzioni Idrauliche, Ed. aggiornata a cura di G. De Martino, Liguori Editore Valerio Milano, Acquedotti, ed. Hoepli Dispense del docente, disponibili sulla piattaforma APE-LEARNING o su UNISTUDIUM TESTI INTEGRATIVI: G. Evangelisti, Impianti Idroelettrici, Vol. 1, Pàtron. Autori vari, Sistemi di Fognatura. Manuale di Progettazione, Centro Studi Deflussi Urbani, Hoepli. |
| Obiettivi formativi | Il corso affronta la descrizione dei principali processi dell’idrologia di base, quali la formazione della precipitazione, il processo di infiltrazione e di formazione della pioggia effettiva, la determinazione dell’idrogramma di portata e descrive strumenti di misura e tecniche di stima delle grandezze coinvolte, al fine di fornire strumenti per la progettazione di infrastrutture idrauliche. Gli obiettivi formativi sono di seguito descritti. Un obiettivo concerne l'acquisizione delle principali conoscenze relative a: •variabili idrologiche principali, processi idrologici di base alla scala locale e di bacino idrografico, quali l’infiltrazione di acqua nel suolo, la generazione della pioggia effettiva e la sua trasformazione in portata diretta, nonché strumenti e tecniche di misura disponibili; •metodologie di base che quantificano i processi idrologici descritti (il metodo SCS-CN per la stima della pioggia effettiva, l’integrale di convoluzione mediante idrogramma unitario istantaneo o il modello della corrivazione per la stima della portata diretta); •differenti approcci (diretto e indiretto) per la stima della portata di progetto necessaria nella progettazione di opere idrauliche; reti idriche in pressione per uso potabile; reti di drenaggio urbano. Un secondo obiettivo è relativo all'acquisizione delle principali abilità riferite alla capacità di: •selezionare, applicare e interpretare strumenti e tecniche di misura delle principali grandezze idrologiche; •selezionare e applicare modelli di base di formazione della pioggia effettiva e di trasformazione pioggia effettiva-portata diretta per la simulazione di un idrogramma atteso in una fissata sezione fluviale di interesse, sulla base delle informazioni disponibili; •selezionare e applicare un metodo appropriato per la stima della portata di progetto in una sezione fluviale al fine di progettare un’opera idraulica; maturare competenze tecnologiche e normative per il progetto e l'esercizio di: i) reti idriche in pressione per uso potabile; ii) reti di drenaggio urbano. |
| Prerequisiti | Le conoscenze richieste per comprendere i contenuti del corso e raggiungere gli obiettivi formativi previsti sono le seguenti: •Analisi Matematica: studio delle funzioni, elementi di calcolo differenziale ed integrale. •Fisica e Meccanica Razionale: calcolo vettoriale, equazioni cardinali della statica e dell’equilibrio dinamico. •Idraulica: idrostatica e correnti in pressione. •Scienza delle Costruzioni: elementi di resistenza dei materiali, analisi statica di solidi prismatici. |
| Metodi didattici | Il corso 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); esercitazioni in aula svolte con il supporto di proiettore e PC; lezioni frontali a carattere seminariale con supporto del proiettore. |
| Altre informazioni | Il corso prevede lo svolgimento di dieci esercitazioni sui temi oggetto delle lezioni teoriche. Il testo elaborato e commentato delle esercitazione deve essere presentato al momento della prova d'esame e costituisce argomento di approfondimento della prova stessa. Calendario delle prove d'esame: IL calendario delle prove di esame è consultabile al link: http://www.ing1.unipg.it/didattica/studiare/calendario-esami |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | La verifica degli obiettivi formativi dell’insegnamento di Idrologia e Infrastrutture Idrauliche (esame) prevede una prova scritta e due prove orali. La prova scritta, per esigenze logistiche sarà sostenuta 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. La prova scritta, della durata di un'ora, consiste nella soluzione di due problemi riguardanti la modellazione idrologica. Il primo prevede la soluzione computazionale di un problema idrologico standard, il secondo l’esposizione di un tema idrologico a contenuto teorico - applicativo. La prova ha lo scopo di verificare la capacità di comprensione delle problematiche proposte durante il corso e la capacità di applicare correttamente le conoscenze teoriche, nonché l'abilità di comunicare in modo efficace e pertinente in forma scritta. Le prove orali consistono in una discussione della durata di circa 30 minuti ciascuna finalizzata ad accertare: i) la conoscenza dei contenuti teorico-metodologici del corso e delle semplificazioni adottate nelle modellazioni idrologiche ed idrauliche, ii) la competenza nella modellazione idrologica (processi idrologici di base, formazione delle precipitazioni, modelli afflussi-deflussi standard, strumentazione idrologica, stima delle portate di piena), iii) la competenza nelle procedute computazionali di dimensionamento e verifica di infrastrutture idrauliche (opere di approvvigionamento, reti di adduzione e distribuzione, serbatoi, reti di drenaggio urbano), iv) l’autonomia di giudizio nel valutare le diverse strategie progettuali e modellistiche. 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 procedure di calcolo 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 modulo di Idrologia I, peso = 1/3; prova orale modulo Infrastrutture Idrauliche, 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 corso affronta la descrizione dei principali processi dell’idrologia di base, la formazione della precipitazione, il processo di infiltrazione e di formazione della pioggia effettiva, la determinazione dell’idrogramma di portata; descrive strumenti di misura delle grandezze coinvolte e metodi di stima di variabili di progetto come la portata di massima piena, con l’obiettivo di fornire strumenti per la progettazione di infrastrutture idrauliche. Il programma del corso è strutturato nelle seguenti Unità didattiche: •Idrologia statistica: i) Variabili casuali e Tempo di ritorno; ii) Funzioni di distribuzione di probabilità di variabili continue (Distribuzioni normale, log-normale e di Gumbel);iii) Stima dei parametri delle distribuzioni di probabilità mediante il metodo dei momenti; iv) Verifica delle distribuzioni di probabilità mediante il test di Pearson. •Struttura dell'atmosfera e precipitazioni: i) Struttura dell'atmosfera e contenuto di vapore; ii) Trasformazione adiabatica dell'aria umida; iii) Moti orizzontali e verticali dell'aria; iv) Microfisica delle precipitazioni; v) Struttura spazio-temporale delle precipitazioni frontali e convettive; vi) Misura delle precipitazioni; vii) Curve di possibilità pluviometrica puntuali e relative ad un bacino idrografico; viii) Stima dei dati mancanti e ragguaglio areale delle piogge. •Stima delle perdite idrologiche: i) Idrogramma di piena e individuazione delle sue componenti; ii) Infiltrazione puntuale e sua formulazione analitica mediante l'equazione di Richards; iii) Cenni sulle perdite per ritenzione superficiale, intercezione, evaporazione ed evapotraspirazione; iv) Stima delle perdite mediante il metodo del Soil Conservation Service. •Trasformazione pioggia-portata: i) Classificazione della modellistica esistente; ii) Approccio dell'idrogramma unitario istantaneo (IUH); iii) Integrale di convoluzione; iv)Stima dell'IUH mediante modello dell'invaso e modello di Nash; v) Approccio semi-distribuito (modello della corrivazione). •Deflussi superficiali: i) Misure di velocità e di livello idrometrico in un corso d'acqua naturale. ii) Determinazione sperimentale della scala dei deflussi. •Portata di massima piena: i) Stima della portata di massima piena mediante metodo statistico diretto; ii) Stima delle portate di massima piena mediante metodo statistico indiretto basato sulla modellistica piogge-portate. Acquedotti: schemi di impianto per l'adduzione e distribuzione idrica; modalità di regolazione; fabbisogni potabili e dotazioni idriche; Piano Regolatore Regionale degli Acquedotti; fonti di approvvigionamento (sorgenti, falde, corsi d'acqua, invasi); progetto e verifica delle adduttrici in pressione; progetto e verifica delle reti di distribuzione in pressione; caratteristiche delle tubazioni (materiali, modalità costruttive, sistemi di giunzione, campi di impiego, posa in opera); verifiche di stabilità delle condotte interrate; pezzi speciali ed apparecchiature idrauliche (valvole on/off, valvole di regolazione, sfiati e scarichi); opere d'arte (serbatoi, attraversamenti, manufatti di linea); stazioni di sollevamento (schemi di impianto, criteri di dimensionamento, protezione delle condotte di mandata); esercizio e manutenzione delle reti idriche in pressione; normativa tecnica; esercitazioni numeriche. Reti di drenaggio urbano: portate di progetto: i) portate reflue urbane; ii) portate pluviali (metodo cinematico); spechi per fognature: materiali e caratteristiche geometriche; verifiche di stabilità di condotte rigide interrate; opere d'arte di linea; scaricatori di piena; impianti di sollevamento; esercizio e manutenzione; normativa tecnica; esercitazioni numeriche. |