Insegnamento MODELLAZIONE IDRAULICA E DINAMICA DEGLI INQUINANTI
| Nome del corso di laurea | Ingegneria ambientale per lo sviluppo sostenibile e la tutela del territorio |
|---|---|
| Codice insegnamento | A005593 |
| Curriculum | Comune a tutti i curricula |
| Docente responsabile | Alessia Flammini |
| CFU | 12 |
| Regolamento | Coorte 2025 |
| Erogato | Erogato nel 2025/26 |
| Erogato altro regolamento | |
| Anno | 1 |
| Periodo | Annuale |
| Tipo insegnamento | Opzionale (Optional) |
| Tipo attività | Attività formativa integrata |
| Suddivisione |
DINAMICA DEGLI INQUINANTI NEI FLUIDI E NEL SUOLO
| Codice | A005596 |
|---|---|
| CFU | 6 |
| Docente responsabile | Alessia Flammini |
| Docenti |
|
| Ore |
|
| Attività | Affine/integrativa |
| Ambito | Attività formative affini o integrative |
| Settore | ICAR/02 |
| Tipo insegnamento | Opzionale (Optional) |
| Lingua insegnamento | Italiano |
| Contenuti | Il corso, avvalendosi di elementi della dinamica dei fluidi, affronta la modellazione dei processi di trasporto degli inquinanti nel fluido atmosfera, di contaminanti nel fluido acqua del sottosuolo, di vapore nel fluido aria al di sopra gli specchi d'acqua naturali o artificiali ed è pertanto strutturato nelle seguenti Unità didattiche: - Trasporto degli inquinanti nell'atmosfera - Trasporto degli inquinanti nel recettore suolo - Evaporazione da riserve aperte in atmosfera |
| Testi di riferimento | Testi di riferimento TESTI_RIF Sì - G. FINZI, G. BRUSASCA, La qualità dell'aria, modelli previsionali e gestionali, Masson, Milano 1991; - C.W. FETTER, Contaminant Hydrogeology, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 1999; - Dispense del Modulo disponibili sulla piattafoma UNI-STUDIUM. - G. Finzi, G. Brusasca, La qualità dell'aria, modelli previsionali e gestionali, Masson, Milano 1991. - C.W. Fetter, Contaminant Hydrogeology, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 1999. - Didactic material available in UNI-STUDIUM website |
| Obiettivi formativi | Il corso, avvalendosi di elementi della dinamica dei fluidi, affronta la modellazione dei processi di trasporto degli inquinanti nel fluido atmosfera, di contaminanti nel fluido acqua del sottosuolo, di vapore nel fluido aria al di sopra gli specchi d'acqua naturali o artificiali. Le principali conoscenze acquisite saranno relative a: - descrizione rigorosa del trasporto di inquinanti in atmosfera; - approcci semplificati per la simulazione dei pennacchi di inquinanti (Modello Gaussiano, Modelli a Puff); - modelli di trasporto dei contaminanti disciolti nell’acqua del sottosuolo (sia in zona insatura che satura); - approcci per la stima del processo di evaporazione al di sopra di specchi d’acqua. Le principali abilità saranno quelle di: - selezionare e applicare l’opportuno approccio nella simulazione di processi di inquinamento in atmosfera, con consapevolezza del significato e dei valori attesi per i parametri e le grandezze coinvolti; - selezionare e applicare un modello di trasporto (eventualmente semplificato) per lo studio dell’evoluzione di un pennacchio di contaminante nel recettore suolo (saturo o insaturo) e per l’eventuale progettazione di un opera di bonifica del sito, con adeguata cognizione delle equazioni e dei parametri coinvolti; - quantificare, con l’opportuna metodologia, il processo evaporativo nell’ambito del bilancio idrologico di una riserva d’acqua. |
| Prerequisiti | Al fine di comprendere lo sviluppo di alcuni modelli matematici descritti nell’ambito del corso e perseguire gli obiettivi di apprendimento, è necessario che lo studente abbia acquisito le seguenti conoscenze: - elementi analitici di base, quali integrali, derivate totali e parziali, equazioni differenziali (forniti nei Corsi di Analisi Matematica del Corso di Laurea in Ingegneria Civile, L-7, o equipollenti); - elementi di dinamica dei fluidi e in particolare delle equazioni del moto e di conservazione dell’acqua in suolo saturo e insaturo (forniti nel Corso di Idrologia e Infrastrutture Idrauliche della Laurea in Ingegneria Civile, L-7, o equipollente); - elementi di termodinamica come i principi della termodinamica, legge di Stefan-Boltzmann. I prerequisiti relativi a elementi di dinamica dei fluidi e in particolare alle equazioni del moto e di continuità in suolo saturo e insaturo sono comunque acquisiti nell'ambito del primo modulo del corso. |
| 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) o con supporto proiettore per la descrizione e l'applicazione di codici che implementano i modelli matematici descritti; - Lezioni frontali a carattere seminariale con supporto del proiettore. |
| Altre informazioni | Nessuna informazione aggiuntiva |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | Le modalità di verifica del corso sono di seguito specificate. L’esame prevede una prova orale che consiste in una discussione della durata di circa 30-40 minuti, finalizzata ad accertare il livello di conoscenza dei contenuti teorici e metodologici forniti e dettagliati nel programma, nonché il livello di abilità e di autonomia di giudizio nel selezionare e utilizzare l’opportuno approccio per ciascun ambito applicativo, con consapevolezza delle ipotesi semplificative che sono alla base, del significato fisico delle quantità coinvolte e dei limiti di validità dei risultati conseguiti. La prova orale ha anche l’obiettivo di verificare la capacità di comunicazione e di sintesi organica, nonché la proprietà di linguaggio dello studente in relazione agli argomenti teorici e pratici trattati. La valutazione finale verrà effettuata in trentesimi dalla commissione. |
| Programma esteso | Il corso, avvalendosi di elementi della dinamica dei fluidi, affronta la modellazione dei processi di trasporto degli inquinanti nel fluido atmosfera, di contaminanti nel fluido acqua del sottosuolo, di vapore nel fluido aria al di sopra gli specchi d'acqua naturali o artificiali ed è pertanto strutturato nelle seguenti tre Unità didattiche. 1. Trasporto degli inquinanti nell'atmosfera (16 ore): i) Richiami della struttura e della composizione dell'atmosfera secca e umida; ii) Equazioni del moto, equazioni di continuità in atmosfera umida con inquinanti, equazione di conservazione per la temperatura potenziale, condizioni iniziali ed al contorno per il sistema completo di equazioni; iii) Trasporto di inquinanti attraverso equazione di diffusione; iv) Modello Gaussiano per il trasporto di inquinanti gassosi, stabilità atmosferica e classi di stabilità di Pasquill, tecniche innovative per la stima della classe di stabilità, velocità del vento alla quota effettiva di immissione degli inquinanti, coefficienti di scambio e loro stima attraverso le formule di Briggs, sovrainnalzamento del pennacchio e sua valutazione attraverso formule empiriche; v) Estensione del Modello Gaussiano per la presenza di inversioni in quota, per il trasporto di particolato, per emissioni non stazionarie. 2. Trasporto degli inquinanti nel recettore suolo (14 ore): i)Caratterizzazione della struttura del suolo, l'acqua nel terreno (contenuto e potenziale), campo di moto dell'acqua nel terreno, acquiferi (definizione e tipologia); ii) Inquinamento del suolo, inquinanti (tipologia e fonti di contaminazione); iii) Trasporto in mezzi saturi (diffusione, avvezione, dispersione meccanica e idrodinamica, equazione di avvezione-dispersione del trasporto del soluto disciolto, dispersività, interazioni contaminante-suolo e riformulazione dell'equazione del trasporto per processi di assorbimento, decadimento radioattivo e biodegradazione); iv) Trasporto in mezzo insaturo (interazioni del soluto con particelle colloidali, equazione fondamentale del trasporto in zona vadosa, modelli di equilibrio e non-equilibrio delle fasi liquida-solida in zona vadosa, percorsi preferenziali nella zona vadosa); v) Strumenti di monitoraggio (pozzi e altre metodologie), strumenti di contenimento di un fenomeno di contaminazione. 3. Evaporazione da riserve aperte in atmosfera (10 ore): i) Meccanismi in gioco nel processo di evaporazione delle riserve idriche; ii) Formulazione dell'evaporazione mediante metodi del bilancio di massa, del bilancio energetico, del trasporto di massa e combinato; iii) Evaporazione e dimensionamento di riserve artificiali per il raffreddamento di impianti; iv) Stima dell'evaporazione attraverso evaporimetro. |
| Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile | Questo insegnamento concorre alla realizzazione degli obiettivi ONU dell'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile, codice obiettivo 6 e 11. |
MODELLI IDRAULICI PER ACQUE SUPERFICIALI E SOTTERRANEE
| Codice | A005594 |
|---|---|
| CFU | 6 |
| Docente responsabile | Marco Ferrante |
| Docenti |
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| Ore |
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| Attività | Affine/integrativa |
| Ambito | Attività formative affini o integrative |
| Settore | ICAR/01 |
| Tipo insegnamento | Opzionale (Optional) |
| Lingua insegnamento | Italiano. Nel caso di frequenza di studenti Erasmus le lezioni si terranno in inglese se così concordato con tutti gli studenti. |
| Contenuti | Il corso parte dalla definizione di un fenomeno fisico di interesse ingegneristico (moti di filtrazione, moto vario in correnti a superficie libera) e dalle equazioni che lo governano per giungere alla sua modellazione per le pratiche applicazioni, con riferimenti alla normativa vigente ed evidenziando limiti e ipotesi. |
| Testi di riferimento | Dispense fornite dal docente. Parte delle dispense sono in inglese per favorire la conoscenza dell'inglese tecnico. |
| Obiettivi formativi | Acquisire le capacità per applicare i modelli in maniera propria e con cognizione di causa per la soluzione di due problemi ingegneristici di interesse applicativo: la gestione del rischio da alluvioni e la definizione delle aree di salvaguardia per la captazione dal pozzo. |
| Prerequisiti | Conoscenze di idraulica e fondamenti di informatica. |
| Metodi didattici | Lezioni frontali con proiezione di slide ed uso in aula dei software ModelMuse (MODFLOW pre- e post-processor, https://www.usgs.gov/software/modelmuse-a-graphical-user-interface-groundwater-models) e HEC-RAS (http://www.hec.usace.army.mil/software/hec-ras/). |
| Altre informazioni | Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | Prova scritta e esposizione di una tesina. |
| Programma esteso | Moti di filtrazione Richiami delle equazioni dei moti di filtrazione in mezzi porosi saturi. Integrazione analitica delle equazioni e teoria e pratica delle prove di emungimento da pozzo. Esercitazione con impiego di MODFLOW. Integrazione numerica alle differenze finite. Condizioni al contorno e impostazione del problema inverso in acquiferi eterogenei. Confronto della soluzione numerica con misure di campo. Perimetrazione delle aree di salvaguardia: normativa di riferimento, soluzioni analitiche, particle tracking, applicazioni con MODPATH. Moto permanente e vario in alvei naturali. Richiami delle equazioni. Modelli semplificati ed estesi. Integrazione numerica alle differenze finite. Condizioni al contorno. Applicazioni con HEC-RAS in moto permanente. I ponti e gli argini. Aree di pertinenza fluviale: normativa di riferimento, applicazioni a casi reali. |
| Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile | Questo insegnamento concorre alla realizzazione degli obiettivi ONU dell'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile |