Insegnamento IDROLOGIA II
| Nome del corso di laurea | Ingegneria civile |
|---|---|
| Codice insegnamento | A001080 |
| Curriculum | Strutture |
| Docente responsabile | Alessia Flammini |
| Docenti |
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| Ore |
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| CFU | 5 |
| Regolamento | Coorte 2022 |
| Erogato | Erogato nel 2022/23 |
| Erogato altro regolamento | |
| Attività | Affine/integrativa |
| Ambito | Attività formative affini o integrative |
| Settore | ICAR/02 |
| Anno | 1 |
| Periodo | Secondo Semestre |
| Tipo insegnamento | Opzionale (Optional) |
| Tipo attività | Attività formativa monodisciplinare |
| Lingua insegnamento | Italiano |
| Contenuti | Il programma del Modulo è strutturato nelle seguenti Unità didattiche: •Stima delle perdite di acqua per infiltrazione nel suolo •Trasformazione pioggia effettiva - portata diretta •Propagazione dell'onda di piena •Controllo delle piene |
| Testi di riferimento | •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; •Dispense del docente, disponibili sulla piattaforma APE-LEARNING o UNISTUDIUM. |
| Obiettivi formativi | Il modulo tratta di modelli avanzati che simulano i processi di infiltrazione dell'acqua nel suolo, di trasformazione della pioggia effettiva in portata diretta e di trasferimento dell’onda di piena, finalizzati alla progettazione di opere idrauliche, alla gestione delle risorse idriche e alla sistemazione dei bacini idrografici. Il programma inoltre comprende la descrizione dei sistemi di monitoraggio per il controllo delle piene. Gli obiettivi formativi sono i seguenti. Il primo obiettivo è costituito dall'acquisizione delle conoscenze che riguarderanno: •la rappresentazione rigorosa del moto dell’acqua nel suolo (equazione di Richards); •approcci semplificati per la simulazione del processo di infiltrazione di acqua nel suolo (modelli di Philip, Green-Ampt); •modelli di trasformazione pioggia effettiva-portata diretta basati sull’utilizzo dell’idrogramma unitario istantaneo (modello Geomorfologico) oppure su un approccio di tipo distribuito (modello di Clark); •modelli di trasferimento dell’onda di piena da monte a valle in un corso d’acqua basati sia su un approccio idraulico, rigoroso o semplificato (modelli diffusivo e cinematico), sia su un approccio di tipo concettuale (metodo Muskingum); •conoscenza dei sistemi di monitoraggio in tempo reale per la previsione e il controllo delle piene. Il secondo obiettivo consiste nell'acquisizione di abilità relative a: •selezionare e applicare l’opportuno approccio (eventualmente semplificato) nella simulazione del processo di infiltrazione dell’acqua nel suolo, con consapevolezza del significato e dei valori attesi per i parametri e le grandezze coinvolti; •selezionare e applicare un modello di trasformazione pioggia-portata per la simulazione di un idrogramma atteso in una fissata sezione fluviale di interesse; •selezionare e applicare un metodo (eventualmente semplificato) di trasferimento dell’onda di piena; •pianificare e progettare un sistema di monitoraggio delle principali grandezze idrologiche ai fini del controllo delle piene fluviali. |
| 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. •Scienza delle Costruzioni: elementi di resistenza dei materiali, analisi statica di solidi prismatici, analisi statica di strutture isostatiche ed iperstatiche (metodo delle forze), elementi di meccanica del continuo. •Infrastrutture Idrauliche: analisi statica delle condotte interrate. •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 Costruzioni Idrauliche è suddiviso in due moduli coordinati: i) Idrologia II; ii) Costruzioni Idrauliche. Dati statistici relativi alle votazioni d'esame conseguite dagli studenti Campione costituito da 477 studenti (dall’a.a. 2010/2011 all’a.a. 2019/2020) Media delle valutazioni: 27,14; deviazione standard: 2,09. Percentuale di studenti che hanno conseguito una valutazione nell'intervallo indicato (estremi compresi) 18 - 21 0,42% 22 - 24 13,20 % 25 - 27 38,16 % 28 - 30 45,28 % 30 e lode 2,94 % 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 123 studenti (dall'a.a. 2010/2011 all'a.a. 2019/2020) Media delle valutazioni: 26,64; deviazione standard: 1,91. Percentuale di studenti che hanno conseguito una valutazione nell'intervallo indicato (estremi compresi) 18 - 21 1,63% 22 - 24 11,38 % 25 - 27 53,66 % 28 - 30 32,52 % 30 e lode 0,81 % |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | IDROLOGIA II 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 due problemi riguardanti la modellazione idrologica. 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. 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, ii) il livello di competenza nell’esporre le possibili soluzioni tecniche di problemi di modellazione idrologica, 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. 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 mediando i risultati delle due prove con i seguenti pesi: prova scritta, peso = 1/3; prova orale , peso = 2/3. IDROLOGIA E COSTRUZIONI IDRAULICHE 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 due problemi riguardanti la modellazione idrologica. 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. 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 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 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 dell’Idrologia, peso = 1/3; prova orale riguardante le tematiche delle Costruzioni Idrauliche, peso =1/2. 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. |
| Programma esteso | Il Modulo affronta la descrizione di modelli avanzati per la simulazione dei processi di infiltrazione dell'acqua nel suolo, di trasformazione della pioggia effettiva in portata diretta e di propagazione dell’onda di piena in alveo e la caratterizzazione dei sistemi di monitoraggio in tempo reale per il controllo delle piene. La finalità dell’apprendimento degli argomenti del modulo è la progettazione di opere idrauliche, la protezione del territorio e la gestione delle risorse idriche. Il programma è strutturato nelle seguenti Unità didattiche: •Stima delle perdite di acqua per infiltrazione nel suolo: i) Soluzione numerica dell'equazione di Richards; ii) Infiltrazione puntuale mediante modelli concettuali (modello di Philip, relazione concettuale di Green-Ampt, estensione al caso di ponding non immediato). •Trasformazione pioggia-portata: i) Stima dell'idrogramma unitario istantaneo mediante modello con serbatoi lineari in serie-parallelo e modello geomorfologico; ii) Approccio semi-distribuito (modello di Clark). •Propagazione dell'onda di piena: i) Modello idraulico bidimensionale alle equazioni primitive; ii) Equazioni di St. Venant; iii) Modelli diffusivo e cinematico linearizzati; iv) Modello idrologico Muskingum. •Controllo delle piene: i) Provvedimenti estensivi ed intensivi; ii) Preannuncio delle piene in tempo reale; iii) Definizione di sistemi idrologici sperimentali operanti in tempo reale. |