Obiettivi formativi
Conoscenze e capacità di comprendere:
Al termine dell’insegnamento lo studente dovrà aver acquisito le conoscenze di base relative all’idrologia delle piene, propedeutica agli insegnamenti più applicativi che incontrerà se proseguirà nel corso di laurea magistrale in Ingegneria Civile o Ingegneria per l’Ambiente ed il Territorio.
Competenze:
Al termine del percorso di studio lo studente sarà in grado di elaborare statisticamente le piogge e le portate di piena, di applicare modelli di formazione delle piene e di tracciare profili idraulici nei corsi d’acqua. In definitiva lo studente sarà in grado di elaborare una relazione idrologica, propedeutica alla stesura di progetti di sistemazione idraulica.
Autonomia di giudizio:
Al termine della preparazione lo studente dovrebbe essere in grado di interpretare autonomamente dati idrologici e di valutare criticamente relazioni idrologiche altrui.
Capacità comunicative:
Al superamento dell’esame lo studente avrà maturato una sufficiente proprietà di linguaggio riguardante la terminologia tecnica specifica dell’insegnamento e dovrà essere in grado di presentare in maniera chiara ed efficace i risultati di elaborazioni mediante l’utilizzo di grafici, tabelle e testi.
Prerequisiti
E’ utile avere una conoscenza di base di Excel.
Contenuti dell'insegnamento
Contenuti:
L’insegnamento intende fornire le conoscenze necessarie per giungere alla stima delle portate di piena necessarie alla progettazione delle opere di protezione idraulica del territorio.
L’insegnamento si configura come la naturale evoluzione di quello di Idraulica (di cui richiede parte delle conoscenze) e si pone come propedeutico per quelli di Infrastrutture Idrauliche, Sistemazione dei bacini Idrografici ed Impianti Idraulici.
Argomenti teorici:
Interpretazione delle variabili idrologiche come variabili casuali; rappresentazione delle serie empiriche; misure di tendenza centrale e di dispersione dei campioni di variabili aleatorie. Distribuzioni di probabilità; Stima dei parametri: metodi dei momenti e dei minimi quadrati; rappresentazione dei campioni di osservazioni sperimentali su carte probabilistiche. Tempo di ritorno.
1. Pluviometri, pluviografi; informazioni contenute negli Annali Idrologici, parte I; scale temporali di interesse ai fini progettuali; regimi pluviometrici italiani; metodi di stima spaziale delle precipitazioni: topoieti, isoiete, metodi a griglia; elaborazione statistica dei dati pluviometrici: curve di possibilità pluviometrica puntuali e spaziali; coefficienti di riduzione all'area.
2. Principali caratteristiche del bacino idrografico: curva ipsografica, pendenza dei versanti, fattori di forma, organizzazione del reticolo idrografico. Perdite idrologiche: intercezione, immagazzinamento, infiltrazione (metodo di Horton, del Soil Conservation Service (CN) e dell'indice ). Metodi di misura dei livelli idrometrici e della velocità: idrometri, mulinelli; metodi di calcolo della portata; scale di deflusso; informazioni contenute negli Annali Idrologici, parte II; curve di durata delle portate; regimi idrologici italiani. Bilancio idrologico: volume di controllo, descrizione dei processi, equazione di bilancio idrologico, coefficiente di deflusso e di afflusso.
3. Genesi e cause delle piene fluviali; analisi dell'idrogramma di piena e metodi di separazione delle componenti superficiale e sotterranea; modellazione matematica della trasformazione afflussi-deflussi: modelli di piena e modelli completi; modelli lineari: ipotesi e limiti, integrale di convoluzione, teoria dell'Idrogramma Unitario Istantaneo; IUH di un modello composto da più modelli in serie o parallelo; modelli concettuali: ipotesi, equazioni costitutive, IUH per i modelli dell'invaso, di corrivazione, di Nash; metodologie di stima dei parametri dei modelli concettuali: metodo dei momenti e dei minimi quadrati.
4. Metodologie statistiche e tecniche di regionalizzazione; metodo della portata indice; metodologie basate sulla trasformazione afflussi-deflussi; ordini di grandezza per i principali corsi d'acqua italiani.
5. Alvei a debole e a forte pendenza. Correnti lente e veloci. Risalto idraulico e sua localizzazione. Tracciamento e calcolo dei profili in alvei prismatici e naturali. Brusche variazioni di sezione: passaggi attraverso strettoie e su soglie.
Esercitazioni:
1. Elaborazione delle curve di possibilità pluviometrica, con metodo diretto e vincolato, per tutte le stazioni pluviografiche appartenenti ad un bacino idrografico.
2. Separazione dell’idrogramma di piena nelle sue componenti superficiale e profonda. Individuazione della pioggia netta.
3. Taratura di un modello di trasformazione afflussi-deflussi a due parametri mediante il metodo dei momenti ed il metodo dei minimi quadrati. Ricostruzione di un’onda di piena mediante discretizzazione dell’integrale di convoluzione.
4. Elaborazioni statistiche delle portate al colmo massime annue e delle portate medie giornaliere massime annue. Interpretazione mediante distribuzioni di probabilità.
5. Tracciamento qualitativo e quantitativo di un profilo di moto permanente in alveo prismatico con il metodo direct-step in presenza di passaggi di corrente da lenta a veloce e viceversa, con individuazione dei risalti idraulici.
Programma esteso
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Bibliografia
Lucidi proiettati durante le lezioni, appunti, testi e dati per lo svolgimento delle esercitazioni (disponibili su piattaforma web learning di ateneo: http://elly.dicatea.unipr.it)
Maione U., “Le piene fluviali”, La Goliardica Pavese, 1995 (Disponibile in Biblioteca).
Moisello U., “Idrologia Tecnica”, La Goliardica Pavese, 1998 (Disponibile in Biblioteca).
Metodi didattici
Il corso si articola in una serie di lezioni frontali, avvalendosi della proiezione di slides,i e di esercitazioni in aula informatica su calcolatore elettronico con l’ausilio del pacchetto Excel.
Modalità verifica apprendimento
La verifica della preparazione consiste in un colloquio durante il quale allo studente vengono poste due-tre domande su argomenti teorici e pratici. Lo studente dovrà dimostrare di aver assimilato i principali concetti e termini tecnici, di essere in grado di analizzare problemi analoghi (anche se non uguali) a quelli svolti durante il corso, di avere chiari gli ordini di grandezza e di avere una sufficiente proprietà di linguaggio. Lo studente dovrà anche essere in grado di fare i necessari collegamenti con altre discipline (matematica, fisica, idraulica).
La verifica è così pesata:
40% domande teoriche (conoscenza), 30% domande pratiche (esercitazioni), 15% proprietà di esposizione (capacità comunicativa), 15% applicazioni originali della teoria (autonomia di giudizio)
Altre informazioni
sito web del corso su: http://elly.dicatea.unipr.it
Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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