IDRAULICA DEI SISTEMI NATURALI
Anno accademico 2024/2025 - Docente: Vincenza Cinzia SANTORORisultati di apprendimento attesi
L’insegnamento mira a fornire la conoscenza degli strumenti matematici avanzati e dei risultati sperimentali, in laboratorio e in campo, per studiare il moto dei fluidi nei diversi contesti in cui essi possono trovarsi in natura, con particolare riferimento ai problemi relativi al moto di correnti fluviali e detritiche e all’idraulica marittima, in condizioni di fondo fisso e mobile.
In particolare, gli argomenti trattati costituiscono elementi di base e propedeutici anche per alcune tematiche contenute nei SDGs dell'agenda 2030, e in particolare:
GOAL 6: ACQUA PULITA E SERVIZI IGIENICO-SANITARI
6.3 Migliorare la qualità dell'acqua riducendo l'inquinamento, eliminando le pratiche di scarico non controllato e riducendo al minimo il rilascio di sostanze chimiche e materiali pericolosi, dimezzare la percentuale di acque reflue non trattate e aumentare sostanzialmente il riciclaggio e il riutilizzo sicuro a livello globale
6.6 Proteggere e ripristinare gli ecosistemi legati all'acqua, tra cui montagne, foreste, zone umide, fiumi, falde acquifere e laghi
GOAL 11: CITTÀ E COMUNITÀ SOSTENIBILI
11.b Aumentare notevolmente il numero di città e di insediamenti umani che adottino e attuino politiche e piani integrati verso l'inclusione, l'efficienza delle risorse, la mitigazione e l'adattamento ai cambiamenti climatici, la resilienza ai disastri, lo sviluppo e l’implementazione, in linea con il “Quadro di Sendai per la Riduzione del Rischio di Disastri 2015-2030”, la gestione complessiva del rischio di catastrofe a tutti i livelli
GOAL 13: LOTTA CONTRO IL CAMBIAMENTO CLIMATICO
13.1 Rafforzare la resilienza e la capacità di adattamento ai rischi legati al clima e ai disastri naturali in tutti i paesi
13.2 Integrare nelle politiche, nelle strategie e nei piani nazionali le misure di contrasto ai cambiamenti climatici
GOAL 14: VITA SOTT'ACQUA
14.5 Proteggere almeno il 10 per cento delle zone costiere e marine, coerenti con il diritto nazionale e internazionale e sulla base delle migliori informazioni scientifiche disponibili
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
Gli studenti che abbiano ottenuto il riconoscimento dello status di studente lavoratore, studente atleta, studente in situazione di diàficoltà e studente con dàsabilità, ai senso dell'art. 30 del Regolamento didattico di Ateneo e del relativo regolamento (D.R. n. 1598 del 2/5/2018), potranno sostenere gli esami negli appelli straordinari riservati agli studenti fuoricorso e usufruiranno di specifichà attività di supporto didattico (videolezioni ove disponibili)
Prerequisiti richiesti
Frequenza lezioni
Contenuti del corso
Nel seguito è riportato un elenco dei principali argomenti trattati all'interno del corso.
Il sistema fluviale. Moto uniforme, permanente e vario a superficie libera. Moto incipiente dei sedimenti e trasporto solido. La resistenza al moto negli alvei a fondo mobile. Il sistema acqua sedimenti: evoluzione di un corso d’acqua. Colate detritiche e fangose. Il moto ondoso regolare. Trasformazioni non energetiche ed energetiche di un’onda monocromatica. Il moto ondoso irregolare e reale. Analisi statistica a breve e a lungo termine. L’onda di progetto. Il moto nella surf zone. Trasporto solido costiero. Processi costieri.
Testi di riferimento
1. Armanini, A. Principi di Idraulica fluviale - Editoriale BIOS, 1999 (in italiano)
2. US Army Corps of Engineers Coastal Engineering Manual, EM 1110-2-1100, 2002
Altri riferimenti bibliografici utili:
3. Armanini, A. Principles of River Hydraulics- Springer, 2018 (in inglese)
4. Ferro, V. La sistemazione dei bacini idrografici – Mc-Graw-Hill, 2002
5. US Army Corps of Engineers Channel Stability Assessment for Flood Control Projects, EM 1110-2-1418, 1994
http://www.publications.usace.army.mil/Portals/76/Publications/EngineerManuals/EM_1110-2-1418.pdf
6. U.S. Department of Transportation - Federal Highway Administration River Engineering for Highway Encroachments, FHWA NHI 01-004
http://www.fhwa.dot.gov/engineering/hydraulics/pubs/nhi01004.pdf
Programmazione del corso
| Argomenti | Riferimenti 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 Einstein; teoria di Du Boys; altre formule. | 1 - 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. | 1 |
| 12 | Colate fangose e detritiche: formazione, evoluzione e caratterizzazione. Modelli reologici per le colate detritiche. Modellazione numerica. | 4 |
| 13 | Onde di gravità regolari. Moto irrotazionale. Fluido perfetto. Equazione di Eulero. Equazione di Laplace. | 2 |
| 14 | L'onda progressiva. L'onda regressiva. L'onda stazionaria. Celerità. | 2 |
| 15 | Relazione di dispersione. Cinematica dell'onda progressiva. Cinematica dell'onda stazionaria. Distribuzione della pressione in un'onda progressiva e in un'onda stazionaria. | 2 |
| 16 | Energia di un'onda progressiva. Potenza di un'onda progressiva. Celerità di gruppo. | 2 |
| 17 | Shoaling. Rifrazione. Il raggio d'onda. | 2 |
| 18 | Trasformazioni dell'energia specifica. Il frangimento. Diffrazione. Riflessione. | 2 |
| 19 | Il moto nella surf zone. | 2 |
| 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 |
| 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. | 2 |
| 22 | Criteri per la scelta dell'onda di progetto (previsioni a lungo termine). | 2 |
| 23 | Il trasporto solido costiero e l'evoluzione della linea di costa. | 2 |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
L'esame consiste in una prova orale, che comprende anche una prova di tipo applicativo.
Verranno effettuate due prove scritte in itinere, ciascuna riguardante all'incirca la metà del programma, che consisteranno in 10 quesiti per ogni prova, ciascuno valutato con un massimo di 3 punti. Qualora lo studente/la studentessa dovesse superare entrambe le prove (ciascuna con una valutazione di almeno 15/30), potrà accedere direttamente alla prova orale finale.