IDROLOGIA

Il corso illustra le nozioni di base sui processi alla base delle diverse componenti del ciclo idrologico e fornisce le procedure di elaborazione delle informazioni idrologiche utili per i problemi di progetto e di esercizio nell'ingegneria delle acque.

Il corso prevede lezioni teoriche ed esercitazioni da svolgersi in aula singolarmente. 

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. 

Conoscenze di base di Idraulica.

Basi di informatica e familiarità con l'uso di MS Office (Excel e Word).

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.

1. INTRODUZIONE

Presentazione del corso. Sviluppo dell’idrologia. Esempi applicativi relativi ad eventi idrologici estremi e cenno alle principali metodologie di analisi.

2. 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.

3. 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.

4. 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 – Altre fonti di informazione idrologica.

5. ANALISI STATISTICA E PROBABILISTICA DEI DATI IDROLOGICI

Ruolo della statistica nell'ambito degli strumenti matematici dell'ingegneria - Variabili casuali - Popolazione e campioni – Analisi statistica descrittiva - Analisi di correlazione e di regressione - Analisi di frequenza - Definizione di probabilità - Probabilità nel caso di variabili discreti e di variabili continue - Funzione distribuzione di probabilità - Funzione densità di probabilità – Esempi di distribuzioni tipiche per l’idrologia – Metodi per la stima dei parametri - - Scelta della distribuzione di probabilità - Verifica della bontà di adattamento con metodi grafici e analitici (es. probability plot, test di Kolmogorov).

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 – Fattori di riduzione areale delle piogge intense – 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) – Analisi del bacino idrografico con software GIS.

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 (per bacini naturali e bacini urbani) – Velo idrico e ritenzione superficiale – Infiltrazione – Equazioni di Horton – Metodo del “Curve Number” – Formula Razionale – Valutazione del tempo di corrivazione  – Metodo delle fasce isocorrive – Metodo dell’invaso lineare – Metodi dell’idrogramma unitario (UH) e dell’Idrogramma unitario istantaneo (IUH) – Metodo dell’UH adimensionale del Soil Conservation Service – Basi di utilizzo del software HEC-HMS.

10 – CENNI SUL RISCHIO IDROGEOLOGICO E SUL CAMBIAMENTO CLIMATICO

Definizione di rischio – Rischio idrogeologico ed eventi idrologici estremi: alluvioni, frane e siccità – Concetti base relativi al cambiamento climatico.

TESTI:

1. MOISELLO U., Idrologia tecnica, Medea Edizioni, Pavia
2. MAIONE U., MOISELLO U., Elementi di statistica per l'idrologia, Medea Edizioni, Pavia
3. FERRO, V. Elementi di idraulica e idrologia, McGraw-Hill Education, 2013. ISBN 13:978883866839-5
4. BRAS R., Hydrology: an introduction to hydrologic science, Addison-Wesley Publ. Company, Reading Ma, 1990.

ALTRO MATERIALE DIDATTICO:

5. Slide utilizzate nel corso delle lezioni.

 Di seguito un elenco esemplificativo e non esaustivo degli argomenti su cui possono vertere le verifiche di apprendimento:

Ciclo idrologico naturale e antropizzato

Grandezze idrologiche e strumenti di misura
Annali idrologici
Analisi di frequenza
Distribuzioni di probabilità
Curve di probabilità pluviometrica
Bacino idrografico e sue caratteristiche morfometriche

Applicazioni GIS per analisi dei bacini idrografici
Tempo di corrivazione

Metodi per il calcolo della pioggia efficace

Modelli afflussi-deflussi
Metodo razionale
Idrogrammi di piena
Ietogrammi sintetici