REGIME E PROTEZIONE DEI LITORALI E RISCHIO IDRAULICO

Onde regolari (1 cfu)

Moto irrotazionale. Equazioni fondamentali: equazione di continuità, teorema di Bernoulli, equazione della superficie libera, condizione sul fondo. Fenomenologia del moto ondoso: altezza, periodo, lunghezza d’onda, frequenza, numero d’onda e celerità dell’onda.

Teoria di Stokes al primo ordine. Espressione del potenziale di velocità lineare. Legge di dispersione lineare. Componenti orizzontale e verticale di velocità e accelerazione nel campo di moto. Pressione dovuta all’onda. Nozione di profondità infinita e relative approssimazioni.

Riflessione delle onde. Diffrazione delle onde in presenza di barriera semi infinita. Coefficiente di diffrazione. Onde tridimensionali. Flusso medio di energia. Celerità di gruppo.

Shoaling-rifrazione. Condizioni di frangimento.

Dinamica dei litorali (1,5 cfu)

Fenomenologia dei processi litoranei. Il problema del volume di controllo dalla linea dei frangenti alla spiaggia. Il tensore radiation stress.

Set-up e run-up delle onde. Numero di Irribarren.

Portata di materiale solido: trasporto long-shore e cross-shore. Evoluzione della linea di riva: equazione di conservazione del materiale solido. Approccio analitico al problema dell’evoluzione costiera: approccio classico.

Soluzione esatta per il caso di batimetriche sensibilmente parallele. Analisi della diffusività.

Interventi per la mitigazione dell’erosione costiera: approcci non strutturali e strutturali. Stabilità di un ripascimento. Deformazione della costa in prossimità di barriere e pennelli.

Impatto delle onde di tsunami sulle coste. Teoria di Laitone.

Teoria degli stati di mare (1,5 cfu)

Richiami di probabilità e statistica: assiomi della probabilità, variabili aleatorie, indipendenza e condizionamento, distribuzioni di probabilità. Momenti di una distribuzione, quantili, percentili e quartili. Trasformazioni di distribuzioni. Probabilità congiunte. Manipolazione di distribuzioni di una o più variabili.

Onde generate dal vento: stato di mare ideale e stato di mare reale. Rappresentazione di uno stato di mare. Grandezze statistiche fondamentali: varianza, deviazione standard, altezza d’onda significativa, spettro di frequenza delle onde, periodo di picco, lunghezza d’onda a profondità infinita, momenti spettrali e funzione di autocovarianza. Relazione tra spettro di frequenza e funzione di autocovarianza. Proprietà della funzione di autocovarianza.

Forme spettrali tipiche per onde generate dal vento e onde di mare lungo. Forme analitiche dello spettro di frequenza. Legame tra altezza significativa e spettro di frequenza. Definizione di ripidità dell’onda. Parametro di strettezza dello spettro ed inferenza delle condizioni di generazione dello stato di mare dal parametro di strettezza.

Distribuzione delle altezze d’onda di uno stato di mare: soluzione di Rice e soluzione di Boccotti. Calcolo del periodo medio delle onde. Periodo delle onde più alte in uno stato di mare. Altezza d’onda massima attesa in uno stato di mare.

Analisi statistica e previsione in tempi lunghi (2 cfu)

Misura dell’altezza significativa nel tempo: i dati meteomarini. Studio meteomarino: calcolo di frequenze di accadimento e flusso medio di energia. Portata di materiale solido in mari reali: formule pratiche e calcolo della portata di materiale solido media annua.

Analisi degli estremi: distribuzione generalizzata dei valori estremi; picco oltre la soglia; e mareggiata triangolare equivalente. Distribuzioni limite e loro comportamento: Gumbel, Fréchet e Weibull. Metodo del picco oltre la soglia e distribuzione generalizzata di Pareto.

Stima dei parametri di una distribuzione: metodo dei momenti, metodo dei minimi quadrati. Applicazione della stima parametrica ai valori estremi delle serie temporali. Scelta del modello probabilistico ottimale. Cenni al problema degli estremi congiunti.

Distribuzione direzionale. Periodo di ritorno.

Definizione di mareggiata. Altezza d’onda massima attesa in una mareggiata. Il concetto di mareggiata triangolare equivalente. Durata di una mareggiata. Periodo di ritorno di una mareggiata in cui l’altezza significativa è maggiore di una certa soglia. Persistenza al di sopra di una data soglia. Periodo di ritorno direzionale.

Periodo di ritorno di un’onda più alta di una data soglia: approccio di Jasper. Periodo di ritorno di una mareggiata contenente almeno un’onda più alta di una data soglia.

Opere di difesa costiera (1,5 cfu)

Strutture di difesa costiera: classificazione e principi di funzionamento. Stato di mare di progetto.

Progettazione delle strutture costiere: similitudine idraulica e prove di laboratorio.

Dimensionamento di strutture costiere: criteri progettuali, formule pratiche per dighe a parete verticale e dighe a gettata.

Sollecitazioni su elementi snelli: formula di Morison.

Strutture costiere innovative per la conversione dell’energia ondosa in energia elettrica. Classificazione, principi di funzionamento, e generalità sui modelli dinamici.

Analisi del rischio e dell’affidabilità (1,5 cfu)

Definizione di collasso (failure), rischio e affidabilità

Teorie dell’affidabilità. Metodi di livello 1. Metodi di livello 2 ed approssimazioni del primo ordine.

Approccio del primo ordine al punto di progetto (FDA), metodo della distribuzione approssimante (AFDA). Il caso di variabili correlate.

Metodo della stima puntuale. Metodi di livello 3: integrazione alla Monte Carlo e simulazioni Monte Carlo. Cenni ai metodi del secondo ordine e ai metodi tempo-varianti.

Affidabilità di sistemi complessi: molteplici meccanismi di collasso mutuamente indipendenti di una struttura isolata; unico meccanismo di collasso di molteplici strutture indipendenti. Struttura singola, meccanismi di collasso multipli. Molteplici strutture con molteplici meccanismi di collasso.

Ultimo aggiornamento: 13-11-2023

BOCCOTTI P., 1997, Idraulica Marittima, UTET.

BOCCOTTI P., 2000, Wave mechanics for ocean engineering, Elsevier.

ARENA F., BARBARO G., 1999, Il rischio ondoso nei mari italiani, Editoriale Bios.

REEVE, D. 2010, Risk and reliability: coastal and hydraulic engineering, Spon Press.

Ultimo aggiornamento: 13-11-2023

Il corso fornisce gli strumenti per comprendere le leggi che governano i processi di generazione e propagazione di onde regolari, irregolari e tsunami; le leggi che governano l’evoluzione di un litorale soggetto all’azione di mareggiate; e fornisce gli strumenti per dimensionare opere di protezione dei litorali. Inoltre, il corso affronta le tematiche connesse al problema della quantificazione del rischio idraulico. Pertanto, il corso sviluppa l’autonomia di giudizio necessaria ad affrontare e risolvere problematiche connesse alla protezione dei litorali frequenti nella pratica professionale e sviluppa le abilità comunicative necessarie per interagire con professionisti e specialisti del settore della protezione costiera. Inoltre, affina le capacità di apprendimento necessarie sia per intraprendere studi successivi specialistici che per approfondire la materia in maniera autonoma.

Nella prima parte del corso vengono descritte le proprietà caratteristiche di onde regolari e irregolari ed i meccanismi di propagazione da largo verso riva (shoaling-rifrazione, frangimento, diffrazione, riflessione, spettro etc.). Nella seconda parte viene descritta l’azione delle onde sui litorali (trasporto solido, evoluzione di un litorale) e l’analisi statistica al fine di formulare previsioni in tempi lunghi (probabilità di superamento, periodi di ritorno, mareggiate triangolari equivalenti). Nella terza parte vengono descritti il dimensionamento di un’opera di difesa costiera, con l’analisi dei relativi effetti sui litorali limitrofi e la valutazione del rischio idraulico e dell’affidabilità strutturale di una struttura costiera.

Ultimo aggiornamento: 13-11-2023

N/A

Ultimo aggiornamento: 13-11-2023

Il corso prevede lezioni teoriche e pratiche frontali. Gli studenti potranno pianificare col docente ulteriori attività di ricevimento frontali.

Ultimo aggiornamento: 13-11-2023

L'orario di ricevimento è concordato con il docente all'indirizzo email giovanni.malara@unirc.it

Ultimo aggiornamento: 13-11-2023

La prova d’esame consiste in una prova scritta ed una prova orale. La prova scritta consisterà nella risoluzione di esercizi numerici, con richiami teorici, da risolvere in un tempo di due ore. La prova orale consisterà in un colloquio in cui verranno anche valutate e discusse le esercitazioni sugli argomenti pratici del corso.

La prova scritta ha lo scopo di accertare la capacità dello studente di applicare le conoscenze acquisite durante il corso. La prova orale ha lo scopo di verificare il livello di conoscenza e di comprensione dei contenuti del corso e di valutare l'autonomia di giudizio, la capacità di apprendimento e l'abilità comunicativa.

L’esito dell’esame dipenderà da una media pesata degli esiti delle prove scritta e orale e della valutazione delle esercitazioni. Il voto finale sarà attribuito secondo il seguente criterio di valutazione:

30 e lode: conoscenza completa, approfondita e critica degli argomenti, eccellente proprietà di linguaggio, completa ed originale capacità interpretativa, piena capacità di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;

28 - 30: conoscenza completa e approfondita degli argomenti, ottima proprietà di linguaggio, completa ed efficace capacità interpretativa, in grado di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;

24 - 27: conoscenza degli argomenti con un buon grado di padronanza, buona proprietà di linguaggio, corretta e sicura capacità interpretativa, buona capacità di applicare in modo corretto la maggior parte delle conoscenze per risolvere i problemi proposti;

20 - 23: conoscenza adeguata degli argomenti ma limitata padronanza degli stessi, soddisfacente proprietà di linguaggio, corretta capacità interpretativa, più che sufficiente capacità di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;

18 - 19: conoscenza di base degli argomenti principali, conoscenza di base del linguaggio tecnico, sufficiente capacità interpretativa, sufficiente capacità di applicare le conoscenze di base acquisite;

Insufficiente: non possiede una conoscenza accettabile degli argomenti trattati durante il corso.

Ultimo aggiornamento: 13-11-2023

Obiettivo 7: Energia pulita e accessibile. Il corso permetterà di pianificare e progettare dispositivi innovativi per la produzione di energia rinnovabile da onde di mare.

Obiettivo 11: Città e comunità sostenibili. Il corso fornirà gli strumenti per garantire una gestione sostenibile delle coste e valutare analiticamente il rischio idraulico.

Ultimo aggiornamento: 13-11-2023