IDROLOGIA APPLICATA ALLE INFRASTRUTTURE VIARIE

Fornire le conoscenze di base dell'Idrologia anche con riferimento agli aspetti applicativi riguardanti la difesa del corpo stradale dalle acque esterne e la raccolta e lo smaltimento delle acque della sede stradale.

Il corso tenuto da due docenti include lezioni frontali ed esercitazioni da svolgersi singolarmente o in gruppo. In particolare il prof. Rejtano svolgerà la parte del corso relativa alla statistica e alla teoria della probabilità per un totale di 30 ore. Il prof. Modica curerà le lezioni ed esercitazioni della restante parte del programma.

Conoscenze di Idraulica e avere svolto il progetto di un tratto di strada in precedenti corsi

Fortemente consigliata

1. INTRODUZIONE AL CICLO IDROLOGICO

Componenti del ciclo idrologico - Precipitazione - Evaporazione ed evapotraspirazione - Deflussi superficiali - Circolazione dell'acqua nel sottosuolo – Bilancio idrologico in una regione - Distribuzione delle risorse idriche sulla terra – Bilancio idrologico medio annuo della Sicilia - Effetti antropici sul ciclo idrologico

2. GRANDEZZE E MISURE IDROMETEOROLOGICHE

Classificazione delle grandezze idrometeorologiche – Proprietà degli strumenti di misura – Strumenti di misura delle grandezze idrometeorologiche – Pluviometri – Pluviografi – Errori nella misura della precipitazione – Telemisure – Radar meteorologico - Misure idrometriche - Misure di livello – Asta idrometrica – Idrometro a galleggiante – Idrometrografo a galleggiante – Idrometro a bolle d’aria – Misuratore a ultrasuoni – Celle piezoresistive - Strumenti di misura delle velocità – Mulinelli ad asse orizzontale – Mulinelli ad asse verticale – Teleferiche - Distribuzione della velocità in una sezione – Calcolo della portata – Scala delle portate - Idrogramma

3. DATI IDROLOGICI

Annali idrologici – Termometria – Caratteristiche delle stazioni termometriche – Osservazioni termometriche giornaliere – Valori medi ed estremi della temperatura – Pluviometria – Caratteristiche delle stazioni pluviometriche – Totali annui e mensili di precipitazione – Precipitazioni di massima intensità – Massime precipitazioni nell’anno per più giorni consecutivi – Precipitazioni di notevole intensità e breve durata – Manto nevoso – Osservatorio delle Acque della Regione Siciliana – Servizio Informativo Agrometeorologico Siciliano

4. STATISTICA DESCRITTIVA

Ruolo della statistica nell'ambito degli strumenti matematici dell'ingegneria - Variabili casuali - Popolazione e campioni - Parametri statistici - Parametri di tendenza centrale - Parametri di dispersione - Parametri legati ai momenti di ordine superiore - Analisi di correlazione - Coefficiente di correlazione - Espressioni di regressione - Stima dei parametri della regressione - Metodo dei minimi quadrati Analisi di frequenza - Frequenza assoluta e relativa - Frequenza cumulata di Weibull.

5. ELEMENTI DI TEORIA DELLA PROBABILITA'

Definizione di probabilità - Probabilità nel caso di variabili discreti e di variabili continue - Funzione distribuzione di probabilità - Funzione densità di probabilità - Distribuzione di probabilità normale, log-normale e Gumbel - Stima dei parametri - Metodo dei momenti e metodo della massima verosimiglianza - Scelta della distribuzione di probabilità - Verifica della bontà di adattamento - Cartogrammi probabilistici - Cenni sui test statistici.

6 - PRECIPITAZIONI

Valutazione degli afflussi ragguagliati –Linee isoiete – Topoieti – Piogge intense – Dati disponibili - Curve di probabilità pluviometrica – Curve di probabilità pluviometrica per durate inferiori a 1 ora – Ragguaglio spaziale – Ietogrammi di progetto – Ietogramma rettangolare – Ietogramma triangolare – Ietogramma Chicago

7 - CARATTERISTICHE DEI BACINI IDROGRAFICI

Definizione di bacino idrografico – Delimitazione dei bacini idrografici – Caratteristiche di forma – Pendenza – Caratteristiche orografiche – Curva ipsografica – Densità di drenaggio - Ordinamento gerarchico del reticolo idrografico - Leggi di Horton (legge di biforcazione, legge delle lunghezze, legge delle aree)

8 – CALCOLO DELLE PORTATE DI PIENA AL COLMO

Valutazione delle portate di piena – Metodi empirici per bacini naturali (formule di Kresnik, Valentini, Pagliaro, Scimemi) - Curva inviluppo – Metodi semiempirici per bacini naturali (formule di Forti, Gherardelli-Marchetti) - Analisi probabilistica dei dati di piena.

9 - MODELLI DI TRASFORMAZIONE AFFLUSSI-DEFLUSSI

Classificazione dei Modelli Afflussi-Deflussi (MAD) – Processi idrologici e idraulici nei MAD – Valutazione della pioggia efficace – Coefficiente di deflusso (bacini urbani e bacini naturali) – Velo idrico e ritenzione superficiale – Infiltrazione – Equazioni di Horton – Metodo del “Curve Number” – Formula Razionale – Valutazione del tempo di corrivazione (per bacini naturali e bacini urbani) – Formula dell’ASCE – Metodo delle fasce isocorrive – Metodo dell’invaso lineare

10 – RACCOLTA E ALLONTANAMENTO DELLE ACQUE DALLE SEDI STRADALI

Schemi di raccolta – Manufatti tipo - Velo idrico sulla sede stradale – Calcolo dell’altezza del velo idrico – Cunette e fossi di guardia – Calcolo della portata di progetto – Calcoli idraulici - Caditoie (a griglia, a bocca di lupo, a fessura) – Relazioni efficienza, rendimento e lunghezza della griglia – Calcolo della portata smaltibile - Attraversamenti minori: tombini e ponticelli – Criteri di progettazione dei tombini – Dimensionamento dei tombini

11 – RACCOLTA E ALLONTANAMENTO DELLE ACQUE DAI PONTI E SOTTOPASSI

Schemi di raccolta – Distanza tra i bocchettoni – Dimensionamento dei bocchettoni – Calcolo dei collettori – Sottopassi criteri del progetto idraulico – Impianti di sollevamento – Dimensionamento camera di aspirazione

12 – SMALTIMENTO E SCARICO DELLE ACQUE

Inquinanti sulle strade – Normativa – Acque di prima pioggia - Vasche di prima pioggia –Intersezioni tra vie d’acqua e infrastrutture di trasporto – Best Management Practices – Sistemi a infiltrazione - Trincee di infiltrazione

TESTI CONSIGLIATI

MOISELLO U., Idrologia tecnica, Medea Edizioni, Pavia

MAIONE U., MOISELLO U., Elementi di statistica per l'idrologia, Medea Edizioni, Pavia 1993

DA DEPPO L., DATEI C., Le opere idrauliche nelle costruzioni stradali, Editoriale BIOS, Cosenza, 1999

TESTI PER CONSULTAZIONE:

MAIDMENT, D.(ed.), Handbook of hydrology, McGraw-Hill, New York, 1993

L'esame consiste in una prova orale. Gli alunni devono presentare e discutere il fascicolo delle esercitazioni svolte e il progetto effettuato sulle opere di raccolta e smaltimento delle acque di un tratto di strada