Dipartimento di Architettura e Territorio - Didattica

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Modulo: PROTEZIONE IDRAULICA DEL TERRITORIO

Corso

Ingegneria per l'Ambiente e il Territorio

Curriculum

NUOVE TECNOLOGIE PER LA TUTELA DEL TERRITORIO E DELL'AMBIENTE

Orientamento

Anno Accademico

2019/2020

Crediti

Settore Scientifico Disciplinare

ICAR/01

Anno

Secondo anno

Unità temporale

Primo semestre

Ore aula

Attività formativa

Attività formative caratterizzanti

Canale unico

Docente

GIUSEPPE BARBARO

Obiettivi

Il corso fornisce gli strumenti per comprendere i fattori che generano il rischio in aree costiere, fluviali ed urbane e gli strumenti per dimensionare gli interventi di mitigazione del rischio. Pertanto, il corso sviluppa la capacità di integrare le conoscenze e gestire la complessità delle problematiche connesse alla protezione idraulica del territorio e sviluppa le abilità comunicative necessarie per comunicare, in modo chiaro e privo di ambiguità, le proprie conclusioni a professioni, specialisti e non specialisti del settore della protezione idraulica del territorio. Inoltre, affina le capacità di apprendimento necessarie per approfondire la materia in maniera autonoma ed in contesti di ricerca.
Nella prima parte del corso viene descritta l’azione delle onde sui litorali al fine di valutare run-up, set-up e trasporto solido litoraneo. Inoltre, vengono descritti i principali interventi di difesa costiera (ripascimenti, pennelli, barriere) ed i relativi effetti sui litorali limitrofi. Nella seconda parte del corso viene definito il concetto di rischio in ambito costiero, fluviale ed urbano, insieme al relativo quadro normativo, e vengono descritte le principali metodologie di valutazione e mappatura. Inoltre, vengono descritte le interazioni tra la corrente idrica e le pile dei ponti e tra i bacini idrografici ed i litorali. Infine, l’ultima parte del corso è dedicata alla descrizione delle funzionalità dei principali software open source e free per la valutazione del rischio in ambito urbano e fluviale (QGIS, HEC-HMS, HEC-RAS, SWMM).

Programma

Azione delle onde sui litorali (1 cfu)
Volume di controllo compreso tra la linea di frangimento e la spiaggia.
Parte I – L’equilibrio alla traslazione secondo la direzione perpendicolare alla costa: run-up e quota di sicurezza per la realizzazione di strutture in prossimità della battigia.
Parte II – L’equilibrio alla traslazione lungo-costa: trasporto litoraneo ed equazione di conservazione del materiale solido.
Parte III – L’equilibrio alla traslazione lungo la verticale: set-up.

Interventi di difesa costiera ed evoluzione dei litorali (2 cfu)
Tipologie di dati del moto ondoso e studio meteomarino.
Tipologie di interventi di difesa costiera: barriere, pennelli, ripascimenti.
Intervento di ripascimento: fattibilità, previsione della sua evoluzione nel tempo e stima dei costi.
Deformazioni dei litorali a seguito della realizzazione di pennelli e barriere e relativi modelli (Hsu e Silvester, McCormick, Hsu, Jan e Wen, Gonzalez e Medina).

Rischio in ambito costiero, fluviale ed urbano (2 cfu)
Quadro normativo.
Definizione di alluvione e di rischio di inondazione.
Metodologie di valutazione del rischio.
Analisi e mappatura della pericolosità.
Analisi e mappatura del rischio.
Flood Risk Index.
Interazione bacini idrografici – litorali.
Interazione corrente idrica – ponti.

Software Open Source (1 cfu)
GIS: QGIS, GRASS, SAGA, MAP WINDOW.
HEC-RAS (modellazioni idrauliche).
HEC-HMS (modellazioni idrologiche).
MODCEL (gestione delle acque meteoriche urbane).
SWMM (sistemi di drenaggio in aree urbane).

Proprietà e statica dei fluidi (0.5 cfu)
Definizione di liquido. Grandezze dell’idraulica. Densità e peso specifico. Comprimibilità. Viscosità. Regimi di movimento. Sforzi interni nei liquidi in quiete. Equazione indefinita dell’idrostatica. Carico piezometrico. Strumenti di misura delle pressioni.

Liquidi perfetti (1 cfu)
Velocità e accelerazione. Elementi caratteristici del moto: traiettorie, linee di corrente. Tipi di movimento. Equazione di Eulero. Proiezione dell'equazione di Eulero lungo la tangente, la normale e la binormale di un punto di una traiettoria. Distribuzione della pressione nel piano normale. Correnti lineari. Il teorema di Bernoulli: interpretazione geometrica ed energetica del teorema di Bernoulli; applicazione del teorema di Bernoulli a processi di efflusso. Potenza di una corrente. Estensione del teorema di Bernoulli ad una corrente. Equazioni del moto vario per liquido perfetto: integrazione lungo una traiettoria e lungo una linea di corrente. Studio dell'avviamento del moto in una condotta. Studio delle oscillazioni di un pozzo piezometrico. Equazioni globali di equilibrio in condizioni dinamiche. Azioni dinamiche sulle turbine Pelton. Stramazzi: stramazzo Bazin; diga tracimante; stramazzo in parete grossa.

Modelli idraulici (0.5 cfu)
Analisi dimensionale: teorema Buckingham e sue applicazioni. Cenni sui modelli idraulici. Similitudine di Reynolds. Similitudine di Froude.

Fluidi reali (1 cfu)
Equazione di Navier-Stokes. Equazione globale di equilibrio per un liquido reale. Applicazione dell'equazione di Navier al moto laminare: moto tra due piastre; moto in condotta circolare; moto in sezione rettangolare larga. Il moto turbolento: esperienza di Reynolds; equazione di equilibrio globale per il moto turbolento; genesi delle tensioni turbolente; distribuzione della velocità nella sezione circolare; indice di resistenza e sue espressioni per il tubo liscio e il tubo scabro; diagrammi di velocità in funzione dei parametri caratteristici del moto turbolento; formula di Colebrook; diagramma di Moody; problemi di progetto e di verifica risolti con il diagramma di Moody e con curve ausiliarie; dipendenza della perdita di carico per unità di lunghezza di tubazione dal diametro e dalla portata per i diversi tipi di moto; formule pratiche per il moto turbolento.

Moto vario nelle correnti in pressione (1 cfu)
Impianti Idroelettrici. Il colpo d'ariete: descrizione del fenomeno; equazione del moto; equazione di continuità; integrali generali del colpo d'ariete; equazioni concatenate; determinazione del sovraccarico all'otturatore e in una generica sezione; formula di Allievi-Michaud.

Correnti a pelo libero (1,5 cfu)
Generalità. Il moto uniforme; caratteristiche energetiche della corrente in una sezione; alvei a debole e forte pendenza; carattere cinematico dei due tipi di movimento; correnti in moto permanente; profili del pelo libero; risalto idraulico. Esempi Applicativi

Briglie aperte (0,5 cfu)
Generalità. Dimensionamento idraulico di una briglia aperta.

Testi docente

BOCCOTTI P., Idraulica Marittima, UTET.
BOCCOTTI P., Wave mechanics for ocean engineering, Elsevier.
BOCCOTTI P., Wave mechanics and wave loads on marine structures, Elsevier BH.
ARENA F., BARBARO G., Il rischio ondoso nei mari italiani, Editoriale Bios.
BARBARO G., Esercizi di Idraulica Marittima e Costiera e Costruzioni Marittime, Editoriale Bios.
TOMASICCHIO U., Manuale di Ingegneria portuale e costiera, BIOS.
MILANO V., Idraulica marittima, Maggioli Editore.
MURACHELLI A. e RIBONI V., Rischio idraulico e difesa del territorio.
CETRARO F. Idrogeologia e opere di difesa idraulica, ECP Libri.
CAIVANO A.M. Rischio idraulico ed idrogeologico. EPC Libri.
GISOTTI G. Il dissesto idrogeologico, Dario Flaccovio Editore.
PERAGO A. Erosione e dissesto idrogeologico. Maggioli Editore.

Erogazione tradizionale

Sì

Erogazione a distanza

Frequenza obbligatoria

Valutazione prova scritta

Sì

Valutazione prova orale

Sì

Valutazione test attitudinale

Valutazione progetto

Sì

Valutazione tirocinio