IDROLOGIA APPLICATA ALLE INFRASTRUTTURE VIARIE
Anno accademico 2022/2023 - Docente: AURORA GULLOTTARisultati di apprendimento attesi
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
Il corso prevede lezioni teoriche ed esercitazioni da svolgersi in aula singolarmente.
Il Professore Cancelliere curerà la parte introduttiva del corso e svolgerà la parte del programma relativa alla statistica e alla teoria della probabilità per un totale di 30 ore. L'Ing. Gullotta curerà le lezioni e le esercitazioni della restante parte del programma.
Le esercitazioni riguardano l'analisi probabilistica delle precipationi, il tracciamento delle curve di probabilità pluviometriche, l'analisi di un bacino idrografico e la valutazione degli idrogrammi di piena. Inoltre gli studenti dovranno svolgere un progetto di dimensionamento di massima delle opere si raccolta e allontanamento delle acque meteoriche dalla sede stradale.
Prerequisiti richiesti
- Conoscenze di idraulica.
- Avere svolto il progetto di un tratto di strada in corsi precedenti.
Frequenza lezioni
La frequenza è altamente consigliata.
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, concorderanno con il docente le modalità di frequenza e dello svolgimento delle esercitazioni.
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 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 di riferimento
TESTI:
- MOISELLO U., Idrologia tecnica, Medea Edizioni, Pavia
- MAIONE U., MOISELLO U., Elementi di statistica per l'idrologia, Medea Edizioni, Pavia
- DA DEPPO L., DATEI C., Le opere idrauliche nelle costruzioni stradali, Editoriale BIOS, Cosenza
Slide utilizzate nel corso delle lezioni.
Programmazione del corso
Argomenti | Riferimenti testi | |
---|---|---|
1 | Presentazione del corso | |
2 | Ciclo idrologico | 1 |
3 | Misure idrometriche | 1 |
4 | Dati idrologici | 1 |
5 | Statistica descrittiva | 2 |
6 | Regressione e correlazione | 2 |
7 | Distribuzioni di probabilità | 2 |
8 | Precipitazioni | 1 |
9 | Curve di probabilità pluviometrica | 1,2 |
10 | Bacini idrografici | 1 |
11 | Classificazione modelli afflussi-deflussi | 1 |
12 | Processi idrologici nei modelli afflussi-deflussi | 1 |
13 | Metodo razionale | 1 |
14 | Valutazione del tempo di corrivazione | 1 |
15 | Metodo delle fasce isocorrive | 1 |
16 | Raccolta e allontanamento delle acque dalla sede stradale | 3 |
17 | Velo idrico | 3 |
18 | Cunette e fossi di guardia | 3 |
19 | Caditoie | 3 |
20 | Raccolta e smaltimento da ponti e sottopassi | 3 |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
Di seguito un elenco esemplificativo e non esaustivo degli argomenti su cui può vertere la discussione durante l'esame orale:
Grandezze idrologiche e strumenti di misuraAnnali idrologici
Analisi di frequenza
Distribuzioni di probabilità
Curve di probabilità pluviometrica
Bacino idrografico e sue caratteristiche morfometriche
Tempo di corrivazione
Modelli afflussi-deflussi
Metodo razionale
Idrogrammi di piena
Ietogrammi sintetici
Schema di smaltimento delle acque dalla sede stradale (sezione in rilevato e in trincea)