IDROLOGIA APPLICATA ALLE INFRASTRUTTURE VIARIE

Anno accademico 2019/2020 - 1° anno - Curriculum Ingegneria dei trasporti
Docente: Carlo MODICA
Crediti: 9
Organizzazione didattica: 225 ore d'impegno totale, 138 di studio individuale, 42 di lezione frontale, 45 di esercitazione
Semestre:

Obiettivi formativi

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.


Modalità di svolgimento dell'insegnamento

Il corso include lezioni frontali e attività esercitativa da svolgersi in gruppi.


Prerequisiti richiesti

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


Frequenza lezioni

Fortemente consigliata


Contenuti del corso

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 – Grandezze idrometeorologiche – Misure e 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

Popolazione, campione, dimensione del campione – Analisi di frequenza – Frequenza assoluta e relativa – Calcolo delle frequenze – Frequenza cumulata di Weibull – Indici di tendenza centrale – Indici di dispersione – Indici di asimmetria – Indici di curtosi – Quantili – Calcolo dei quantili – Box-plot – Correlazione: semplice e multipla – Coefficiente di correlazione – Regressione: semplice e multipla – Stima dei parametri della regressione.

5. CENNI DI TEORIA DELLE PROBABILITÀ

Definizioni di probabilità - Variabili casuali – Funzione di ripartizione – Funzione di densità di probabilità – Momenti di una distribuzione – Valore atteso e varianza – Distribuzioni di probabilità di variabili casuali discrete (geometrica, binomiale, Poisson) – Distribuzioni di probabilità di variabili casuali continue (normale, log-normale, di Pearson) - Stima dei parametri – Metodo dei momenti - Metodo della massima verosimiglianza – Verifica della bontà di adattamento – Probability plot – Test di adattamento.

6. PRECIPITAZIONI

Valutazione degli afflussi ragguagliati – Linee isoiete – Topoieti – Metodo dei triangoli - Piogge intense – Dati disponibili - Distribuzioni di probabilità log-normale – Distribuzione di probabilità di Gumbel - Curve di probabilità pluviometrica – Curve di probabilità pluviometrica per durate inferiori a 1 ora.

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 – Modello di Linsley – Modello di Tholin e Keifer – Infiltrazione – Equazioni di Horton – Metodo del “Curve Number” – Metodo Razionale – Formula di Giandotti – 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 DA 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 - Dispersione delle acque meteoriche – Pozzi disperdenti – Trincee di infiltrazione.


Testi di riferimento

1) MOISELLO U., Idrologia tecnica, La Goliardica Pavese, Pavia, 1997.
2) MAIONE U., MOISELLO U., Elementi di statistica per l'idrologia, La Goliardica Pavese, Pavia, 1993.
3) DA DEPPO L., DATEI C., Le opere idrauliche nelle costruzioni stradali, Editoriale BIOS, Cosenza, 1999.



Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1Presentazione del corso 
2Ciclo idrologico
3Misure idrometriche
4Dati idrologici
5Statistica descrittiva
6Regressione e correlazione
7Distribuzioni di probabilità
8Precipitazioni
9Curve di probabilità pluviometrica1 2 
10Bacini idrografici
11Classificazione modelli afflussi-deflussi
12Processi idrologici nei modelli afflussi-deflussi
13Metodo razionale
14Valutazione del tempo di corrivazione
15Metodo delle fasce isocorrive
16Raccolta e allontanamento delle acque dalle sedi stradali
17Velo idrico
18Cunette e fossi di guardia
19Caditoie
20Raccolta e smaltimento da ponti e sottopassi

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

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