PORT AND COASTAL ENGINEERING

L'insegnamento si propone di introdurre gli studenti all’ingegneria costiera, fornendo loro conoscenze sia sull’idraulica-marittima sia sugli elementi necessari per la scelta e la progettazione di opere marittime, sia costiere che portuali.

Conoscenza e comprensione

Gli studenti acquisiranno conoscenze relative alla meccanica del moto ondoso, alla propagazione delle onde dal largo alla riva, ai principali metodi di previsione a breve e a lungo termine del moto ondoso, al trasporto solido costiero e ai processi di erosione e accrescimento delle spiagge. Inoltre, gli studenti saranno in grado di comprendere i principali criteri per la pianificazione, progettazione e realizzazione di opere di difesa costiera e di infrastrutture portuali. Infine, saranno discussi gli effetti dei cambiamenti climatici sulla costa e presentate una serie di Nature-based Solutions per la protezione delle zone costiere dagli allagamenti e dall’erosione

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Grazie allo svolgimento di un progetto di gruppo volto alla realizzazione di uno studio idraulico-marittimo e al dimensionamento di un’opera di difesa e/o protezione costiera, gli allievi acquisiranno gli elementi di base per la modellazione statistica e numerica dei fenomeni idraulico-marittimi e delle dinamiche costiere, anche tenendo conto degli effetti dei cambiamenti climatici e dell’obsolescenza delle strutture marittime,  e saranno in grado di effettuare dimensionamenti di massima di opere marittime per la protezione dall'erosione e per la realizzazione e/o l’adattamento di infrastrutture portuali.

Autonomia di giudizio

Alla fine del corso, gli studenti saranno in grado di: (i) selezionare i dati rilevanti da porre alla base degli studi idraulico-marittimi, in funzione delle finalità dello studio stesso; (ii) analizzare le cause che possono generare fenomeni di allagamento e dissesto lungo le coste; (iii) valutare criticamente soluzioni alternative per la protezione costiera e/o l’adeguamento di infrastrutture portuali, anche in un contesto di cambiamento climatico.

Abilità comunicative

Gli studenti svilupperanno le loro abilità comunicative, sia scritte che orali. Ciò sia grazie alla redazione di una relazione finale (scritta), sia grazie a un momento di presentazione pubblica e discussione in aula, alla presenza dell’intera classe, dei risultati ottenuti nell’ambito del lavoro di gruppo. Inoltre, la stessa preparazione del lavoro di gruppo consentirà loro di sviluppare soft-skill quali capacità argomentative e team-working,

Capacità di apprendimento

Gli studenti  saranno stimolati a sviluppare un metodo di ricerca e apprendimento personale, basato sulla consultazione e lo studio di fonti derivanti dalla letteratura scientifica (lettura/analisi di articoli pubblicati riviste top del settore), normative tecniche di riferimento nazionali e internazionali, manuali tecnici riportanti lo stato dell’arte dell’ingegneria portuale e costiera. Ciò sarà utile per la loro formazione professionale continua.

 Le competenze acquisite durante il corso contribuiscono al raggiungimento degli obiettivi  6, 7, 9, 11, 13, 14 e 15 dell’Agenda 2030.

Il corso prevede lo svolgimento di:

-lezioni frontali, svolte in modalità partecipativa al fine di ottenere il massimo coinvolgimento degli studenti e la maturazione dei contenuti del corso;

-esercitazioni guidate in aula informatica, volte all'applicazione numerica dei concetti e dei metodi di analisi e modellazione più comunemente utilizzati nel campo dell'idraulica marittima e dell'ingegneria costiera e portuale;

-visita guidata del laboratorio di idraulica del DICAR, per l'illustrazione delle metodologie di modellazione fisica di problemi costieri;

-visite guidate, presso cantieri di opere marittime e/o soggetti pubblici e privati che si interessano della gestione delle aree costiere (Autorità Portuali, Genio Civile Opere Marittime, professionisti, etc.).

Gli studenti che, a seguito della presentazione dell’apposita documentazione (D.R. n. 1598 del 2/5/2018), abbiano ottenuto il riconoscimento dello status di studente lavoratore, studente atleta, studente in situazione di difficoltà e studente con disabilità, potranno seguire un percorso di apprendimento personalizzato le cui modalità verranno concordate con il docente.

1. INTRODUZIONE
2. L’IDROSFERA – Caratterizzazione dell'idrosfera - Il livello medio del mare - Le maree e le correnti - Generazione e misura del moto ondoso.
3. FONTI DI INFORMAZIONE – Il servizio Idrografico e Mareografico Nazionale - Le carte nautiche e l’Atlante delle spiagge -­ Il rilievo dei fondali.
4. LE ONDE DI GRAVITÀ REGOLARI Formulazione del problema bidimensionale - Determinazione del campo di moto nell'ipotesi di ampiezza infinitesima -­ Proprietà ingegneristiche delle onde lineari.
5. PROPAGAZIONE DEL MOTO ONDOSO SU FONDALI GRADUALMENTE VARIABILI Generalità - Il fenomeno di shoaling - Il fenomeno di frangimento - La rifrazione - La diffrazione.
6. RIFLESSIONE Schematizzazione e formulazione del problema - Diagramma delle pressioni e approssimazione di Saintflou - Coefficiente di riflessione - Riflessione su cassoni cellulari con camera assorbente - Riflessione su banchine su pali con scogliera sottostante - Misura del coefficiente di riflessione.
7. CENNI DI METEOROLOGIA E CLIMA MARINO PER LA PREVISIONE DEL MOTO ONDOSO Generazione e caratterizzazione dei venti - Vento geostrofico - Stima del vento sulla superficie del mare per la previsione del moto ondoso - Reperimento dati anemometrici - Fetch geografico e fetch efficace.
8. LE ONDE DI MARE Le onde irregolari e il concetto di stato di mare - Cenni sulle distribuzioni di probabilità - Distribuzioni di probabilità degli spostamenti verticali - Descrizione sintetica degli stati di mare - Il modello SMB per la previsione “a breve termine” - I dati disponibili - Trasposizione geografica di dati ondametrici - Il concetto di mareggiata - Analisi di eventi estremi per la previsione “a lungo termine”.
9. MORFOLOGIA COSTIERA - Caratteristiche dei sedimenti costieri - Classificazione delle spiagge - Possibili profili di spiaggia - Possibili andamenti planimetrici di spiaggia.
10. RICHIAMI DI MECCANICA DEL TRASPORTO SOLIDO - Azioni del campo di moto sulla dinamica dei sedimenti - Forme di fondo e resistenze aggiuntive - Il trasporto in ambito costiero.
11. EROSIONE E ACCRESCIMENTO -  Descrizione del paraggio e individuazione dell’unità fisiografica - Budget dei sedimenti - Erosione per variazione del livello del mare - Cause antropiche di erosione/accrescimento - L’evoluzione della linea di costa.
12. INTERVENTI DI PROTEZIONE DELLA COSTA IN EROSIONE - Interventi strutturali per bloccare l’erosione - Interventi strutturali per contenere l’erosione – Ripascimento - Soluzioni miste - Naturalizzazione e stabilizzazione delle dune.
13. LINEE GUIDA SUGLI INTERVENTI DI DIFESA DEI LITORALI - Dati e rilievi necessari - Indicazioni per la scelta della tipologia di un intervento.
14. INFRASTRUTTURE PORTUALI - Funzioni portuali - Classificazione dei porti -  Normativa di riferimento e pianificazione portuale -  Naviglio - Lay-out portuali - Interazione con i litorali adiacenti - Le opere esterne - Struttura di un’opera a scogliera  - Struttura di un’opera a parete verticale - Le opere interne - Banchine portuali - Opere speciali di protezione da corrosione e erosione - Porti turistici - Terminal container - Dragaggi 
15. CAMBIAMENTI CLIMATICI E DIFESA DELLA COSTA MEDIANTE NATURE-BASED-SOLUTIONS

Modalità di valutazione

Durante il corso, vengono svolte in aula una serie di prove itinere (di norma in numero di tre) a risposta aperta, volte a valutare il grado di apprendimento degli argomenti trattati. Di norma, la prima prova è relativa alla meccanica del moto ondoso e alla sua propagazione dal largo alla riva, la seconda prova è relativa alla previsione del moto ondoso a breve e a lungo termine e alla morfodinamica costiera, mentre la terza prova fa specifico riferimento agli interventi di difesa costiera e all’ingegneria portuale.

Le prove in itinere vengono valutate singolarmente in trentesimi. Il non superamento di una delle prove in itinere non costituisce sbarramento allo svolgimento di prove in itinere successive.

Alla fine del corso, ciascun gruppo presenterà i risultati del proprio lavoro in aula, discutendoli con i docenti e con il gruppo classe.

Al fine di sostenere l'esame finale, è necessario preliminarmente presentare una relazione contenente i risultati del lavoro di gruppo condotto durante il corso. Detta relazione deve essere consegnata in bozza (stampata o via mail) almeno 7-10 giorni della data dell’appello. Lo studente dovrà quindi presentare la versione finale revisionata al momento dell'appello stesso.

In apertura di appello, gli studenti vengono informati della valutazione complessiva delle loro prove in itinere e del loro progetto.

La valutazione finale tiene conto della:

- valutazione delle prove in itinere (50-60%);

- qualità del progetto di gruppo (40-50%);

Sarà altresì valutata la partecipazione attiva durante le lezioni, che può rappresentare un bonus fino al 30% della valutazione.

Ove la valutazione complessiva venga ritenuta soddisfacente, lo studente può decidere di verbalizzare il voto. In alternativa, può decidere di sostenere anche la prova orale.

Durante l'esame orale, di norma, vengono poste al candidato 3 domande sugli argomenti del corso (vedere gli esempi di domande riportati sotto). La prova orale viene valutata in funzione della completezza e della chiarezza delle risposte fornite.  

Attribuzione  del voto finale

Teoria lineare del moto ondoso

Legge di dispersione lineare

Rifrazione del moto ondoso

Shoaling e Frangimento delle onde

Riflessione

Modelli ad una linea per la evoluzione della linea di costa

Dimensionamento idraulico e strutturale di una diga a gettata

Stabilità di un ripascimento libero

Previsione del moto ondoso a breve termine

Previsione del moto ondoso a lungo termine

Infrastrutture portuali

Opere di difesa a gettata

Opere di difesa a parete verticale

Banchine