IDROLOGIA
cod. 00493

Anno accademico 2010/11
1° anno di corso - Primo semestre
Docente
Settore scientifico disciplinare
Costruzioni idrauliche e marittime e idrologia (ICAR/02)
Field
Ingegneria civile
Tipologia attività formativa
Caratterizzante
72 ore
di attività frontali
9 crediti
sede:
insegnamento
in - - -

Obiettivi formativi

Il corso intende fornire le conoscenze necessarie per giungere alla stima delle portate di piena necessarie alla progettazione delle opere di protezione idraulica del territorio.
Nel corso vengono affrontati i metodi di analisi ed elaborazione statistica delle precipitazioni, le caratteristiche dei bacini idrografici ed i principali processi idrologici che influiscono sulla formazione delle piene, i modelli di calcolo per stimare le portate a partire dalle precipitazioni sul bacino (modelli afflussi-deflussi), i metodi di elaborazione diretta delle portate di piena.
Nella seconda parte del corso vengono approfonditi alcuni aspetti dell’idraulica a superficie libera in condizioni di moto vario.
Il corso si configura come la naturale evoluzione di quello di Idraulica (di cui richiede gran parte delle conoscenze) e si pone come propedeutico per i corsi di Protezione idraulica del territorio, Sistemazione dei bacini Idrografici ed Impianti Idraulici.

Prerequisiti

Idraulica

Contenuti dell'insegnamento

Idrologia statistica. Misura ed elaborazione delle precipitazioni. Processi idrologici. Formazione delle piene fluviali. Stima diretta delle portate di piena. Moto vario a pelo libero.

Programma esteso

Idrologia statistica. 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: log-normale, di Gumbel, GEV, ecc.; Stima dei parametri: metodi dei momenti e dei minimi quadrati; rappresentazione dei campioni di osservazioni sperimentali su carte probabilistiche. Tempo di ritorno.

Misura ed elaborazione delle precipitazioni. 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; elaborazioni statistica dei dati pluviometrici: curve di possibilità pluviometrica puntuali e spaziali; coefficienti di riduzione all'area; ietogrammi di progetto (cenni).

Processi idrologici. 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.

Formazione delle piene fluviali. 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.

Stima diretta delle portate di piena. 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.


Moto vario a pelo libero. Propagazione delle piene fluviali: Modelli di moto vario a base idrologica: teoria, taratura ed applicazione del metodo Muskingum. Modelli di moto vario a base idraulica: ipotesi di base ed equazioni di De Saint Venant; condizioni iniziali ed al contorno per correnti sub-critiche e supercritiche; risoluzione delle equazioni: metodo delle caratteristiche, metodi alle differenze finite (espliciti ed impliciti), criterio di stabilità di Courant-Fredrichs-Lewy.

Bibliografia

TESTI CONSIGLIATI
• Dispense disponibili sul sito del corso: http://lea.unipr.it
• Maione U.: “Le piene fluviali”, La Goliardica Pavese, 1995.

TESTI DI APPROFONDIMENTO
• Maione U., Moisello U.: “Elementi di statistica per l’Idrologia”, La Goliardica Pavese, 1993.
• Moisello U.: “Idrologia Tecnica”, La Goliardica Pavese, 1998.
• Chow V.T., Maidment D.R., Mays L.W.: “Applied Hydrology”, McGraw-Hill Book Company, 1988.
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Metodi didattici

Lezioni in aula con l’ausilio di presentazioni Power Point. Esercitazioni numeriche nei laboratori di informatica di base sui seguenti argomenti: determinazione di curve di possibilità pluviometrica; elaborazioni statistiche sulle portate di massima piena di un corso d'acqua; ricostruzione di un idrogramma di piena a partire dalle precipitazioni con modelli di trasformazione afflussi-deflussi; taratura ed applicazione del metodo Muskingum, applicazione di un modello di moto vario..

Modalità verifica apprendimento

L'esame consiste in un colloquio sugli argomenti svolti nel corso delle lezioni ed esercitazioni.

Altre informazioni

sito web del corso su: http://lea.unipr.it