IDRAULICA DEI SISTEMI NATURALI

Anno accademico 2016/2017 - 1° anno
Docente: Vincenza Cinzia SANTORO
Crediti: 9
SSD: ICAR/01 - IDRAULICA
Organizzazione didattica: 225 ore d'impegno totale, 183 di studio individuale, 42 di lezione frontale
Semestre:

Obiettivi formativi

Conoscenza degli strumenti matematici avanzati per studiare il moto dei fluidi nei diversi contesti in cui essi possono trovarsi in natura, con particolare riferimento alla loro interazione con il materiale solido, generalmente finalizzati alla realizzazione di interventi ingegneristici di sistemazione idraulica.


Prerequisiti richiesti

E' richiesta la conoscenza dell'Idraulica di base, con particolare riferimento al moto delle correnti a superficie libera e ai moto irrotazionali.


Frequenza lezioni

Come da Regolamento del corso di laurea magistrale in Ingegneria per l'Ambiente e il Teriitorio, è obbligatoria la frequenza di almeno il 70% delle lezioni.


Contenuti del corso

Il sistema fluviale. Moto uniforme, permanente e vario delle correnti a superficie libera. Interazione acqua-sedimenti: moto incipiente; calcolo della portata solida al fondo e il sospensione. La resistenza degli alvei a fondo mobile. Evoluzione del fondo di un corso d'acqua.

Le colate fangose e detritiche: formazione, evoluzione e caratterizzazione; modelli reologici per le colate detritiche; modellazione numerica.

Il moto ondoso. Trasformazioni non energetiche ed energetiche delle onde monocromatiche. Il moto nella surf zone. Il moto ondoso reale. L'onda di progetto. Processi costieri.


Testi di riferimento

Testi adottati:

1. Armanini, A. Principi di Idraulica fluviale - Editoriale BIOS, 1999

2. Atzeni, A. Dispense di Idraulica Marittima – Aracne editrice, 2011

Altri riferimenti utili:

3. Cengel, Y.A. - Cimbala, J.M. - G. Cozzo - C. Santoro (per l'ed. italiana) MECCANICA DEI FLUIDI - McGraw-Hill, 2014

4. Ferro, V. La sistemazione dei bacini idrografici – Mc-Graw-Hill, 2002

5. U.S. Department of Transportation - Federal Highway Administration - River Engineering for Highway Encroachments, FHWA NHI 01-004

6. US Army Corps of Engineers - Coastal Engineering Manual, EM 1110-2-1100, 2002



Programmazione del corso

 *ArgomentiRiferimenti testi
1*Moto uniforme a superficie libera. Sforzo tangenziale medio e conduttanza. Scala di deflusso in una sezione compatta. Le sezioni composte.
2*I profili di moto permanente e la loro integrazione. Correnti permanenti con portata variabile. Esempi applicativi.
3*Il moto vario a superficie libera: il modello cinematico, il modello parabolico, i modelli idrologici. 
4*Teoria di Shields per il moto incipiente.1 - 4 - 5 
5*Modalità di trasporto. La portata solida. Capacità di trasporto. Wash load e bed material load.1 - 5 
6*Il trasporto al fondo. Teoria di Du Boys. Altre formule alla Du Boys. Formula di Meyer-Peter e Muller. Formula di Smart e Jaggi. Formula di Meyer-Peter e Muller per granulometria non uniforme. Formula di Schocklitsch. Formula di van Rijn. Leggi di potenza1 - 4 - 5 
7*Il trasporto in sospensione.1 - 5 
8*Il trasporto solido totale.1 - 6 
9*La resistenza totale al moto negli alvei a fondo mobile.1 - 4 - 5 
10*Criteri di esistenza delle forme di fondo. Resistenza di grano e resistenza delle forme di fondo.1 - 4 - 5 
11*Bilancio dei sedimenti. Equazione di Exner. Migrazione delle forme di fondo.Sistema acqua - sedimenti. Soluzioni non stazionarie.
12*Colate fangose e detritiche: formazione, evoluzione e caratterizzazione. Modelli reologici per le colate detritiche. Modellazione numerica.
13* Onde di gravità regolari. Moto irrotazionale. Fluido perfetto. Equazione di Eulero. Equazione di Laplace.2 - 3 - 6 
14*L'onda progressiva. L'onda regressiva. L'onda stazionaria. Celerità. 2 - 3 - 6 
15*Relazione di dispersione lineare.Cinematica dell'onda progressiva. Cinematica dell'onda stazionaria. Distribuzione della pessione in un'onda progressiva e in un'onda stazionaria.2 - 6 
16*Energia di un'onda progressiva. Potenza di un'onda progressiva. Celerità di gruppo.2 - 6 
17*Shoaling. Rifrazione. Il raggio d'onda. Rifrazione dell'onda mono cromatica.2 - 6 
18*Trasformazioni dell'energia specifica. Il frangimento. Diffrazione. Riflessione.2 - 6 
19*Il moto nella surf zone.2 - 6 
20*Il moto ondoso reale e il moto ondoso irregolare. L'analisi dei treni di onde. I metodi zero-crossing. L'onda significativa. Distribuzioni di probabilità per la rappresentazione dello stato di mare a breve termine.2 - 6 
21*Il metodo spettrale. Relazione tra le altezze significative in acque basse. Il fetch e i possibili stati di mare. Gli spettri sintetici. Gli spettri direzionali. Il metodo SMB.
22*Criteri per la scelta dell'onda di progetto (previsioni a lungo termine).
23*Evoluzione della linea di costa.
* Conoscenze minime irrinunciabili per il superamento dell'esame.

N.B. La conoscenza degli argomenti contrassegnati con l'asterisco è condizione necessaria ma non sufficiente per il superamento dell'esame. Rispondere in maniera sufficiente o anche più che sufficiente alle domande su tali argomenti non assicura, pertanto, il superamento dell'esame.

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame consiste in una prova orale, nel corso della quale potrà essere richiesta la risoluzione di problemi di tipo applicativo.