Dipartimento di Ingegneria Civile, dell'Energia, dell'Ambiente e dei Materiali - Università Mediterranea di Reggio Calabria - Didattica

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REGIME E PROTEZIONE DEI LITORALI

Corso

Ingegneria Civile e Ambientale per lo sviluppo sostenibile

Curriculum

SAFE AND SUSTAINABLE STRUCTURES AND INFRASTRUCTURES

Orientamento

Orientamento unico

Anno Accademico

2021/2022

Crediti

Settore Scientifico Disciplinare

ICAR/02

Anno

Terzo anno

Unità temporale

Primo semestre

Ore aula

Attività formativa

Attività formative a scelta dello studente (art.10, comma 5, lettera a)

Canale unico

Erogazione

56T038 REGIME E PROTEZIONE DEI LITORALI in Ingegneria Civile e Ambientale per lo sviluppo sostenibile L-7 BARBARO GIUSEPPE, MALARA GIOVANNI

Docente

Giuseppe BARBARO

Obiettivi

Il corso fornisce gli strumenti per comprendere le leggi che governano i processi di generazione e propagazione di onde regolari, irregolari e tsunami e le leggi che governano l’evoluzione di un litorale soggetto all’azione di mareggiate. Inoltre, fornisce gli strumenti per dimensionare opere di protezione dei litorali. 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). Nell’ultima parte vengono descritti il dimensionamento di un’opera di difesa costiera, con l’analisi dei relativi effetti sui litorali limitrofi, e l’azione di uno tsunami sulle diverse tipologie di strutture da largo verso riva.

ENGLISH VERSION
The course provides the tools to understand the laws that govern the processes of generation and propagation of regular, irregular waves and tsunamis and the laws that govern the Shoreline evolution subject to sea storm. It also provides the tools to design coastal protection works.
The course therefore develops the autonomy of judgment necessary to face and solve the problems related to the coastal protection frequent in professional practice and develops the communication skills necessary to interact with professionals and specialists in the coastal protection sector.
In addition, it hones the learning skills necessary both to undertake subsequent specialized studies and to deepen the subject independently.
The first part of the course describes the characteristic properties of regular and irregular waves and the propagation mechanisms from offshore to shore (Shoaling-refraction, Breaking conditions, Wave Diffraction, Wave Reflection, Frequency spectrum, etc.).
The second part describes the action of the waves on the coasts (Longshore transport, Shoreline evolution) and the statistical analysis to formulate forecasts over a long period (probability of exceedance, return periods, Equivalent Triangular Storm). The last part describes the dimensioning of a coastal defence work, with the analysis of the relative effects on the neighboring coasts, and the action of a tsunami on the different types of structures from offshore to shore.

Modalità di valutazione
La prova d’esame consiste in una prova scritta ed una prova orale. La prova scritta consisterà nella risoluzione di tre 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.

Modalità di valutazione - ENGLISH VERSION
The examination comprises a written test and an oral test. The written test consists of three numerical exercises, with theoretical references, to be solved in two hours. The oral test consists of an interview in which the exercises on the practical topics of the course will also be evaluated and discussed.
The written test is intended to ascertain the student's ability to apply the knowledge acquired during the course. The oral test is intended to verify the level of knowledge and understanding of the course content and to assess the student's autonomy of judgement, learning ability and communication skills.
The outcome of the examination will depend on a weighted average of the results of the written and oral tests and the evaluation of the exercises. The final grade will be awarded according to the following evaluation criteria:
30 cum laude: complete, in-depth and critical knowledge of the topics, excellent language skills, complete and original interpretative ability, full ability to apply knowledge independently to solve the proposed problems;
28 - 30: complete and thorough knowledge of the topics, excellent language skills, complete and effective interpretative ability, able to autonomously apply knowledge to solve the proposed problems;
24 - 27: knowledge of the topics with a good degree of mastery, good language property, correct and safe interpretative ability, good ability to correctly apply most of knowledge to solve the proposed problems;
20 - 23: adequate knowledge of the topics but limited mastery of them, satisfactory language skills, correct interpretative ability, more than sufficient ability to apply knowledge independently to solve the proposed problems
18 - 19: basic knowledge of the main topics, basic knowledge of technical language, sufficient interpretative ability, sufficient ability to apply the basic knowledge acquired;
Insufficient: does not have an acceptable knowledge of the topics covered during the cours.

Programma

Onde regolari (1 cfu)
Generazione del moto ondoso. Definizioni di altezza, lunghezza e periodo.
Teoria di Stokes al primo ordine. Definizioni del potenziale di velocità e delle componenti orizzontali e verticali di velocità ed accelerazione.
Legge di dispersione lineare. Definizioni di frequenza e numero d’onda.
Propagazione del moto ondoso ed interazione con strutture rigide.
Shoaling-rifrazione. Condizioni di frangimento plunging e spilling. Riflessione. Schemi di Saintflou e Goda. Diffrazione. Teoria di Penny e Price.

Onde irregolari (1 cfu)
Definizione di stato di mare e teoria degli stati di mare.
Definizione di wind waves e swell. Definizione di altezza significativa, ripidità, varianza e autocovarianza.
Spettro di frequenza. Tipologie: Phillips, Pierson-Moskowitz e JONSWAP. Parametri: Phillips e di strettezza.
Definizione dei periodi: di picco, medio e dell’onda più alta.
Definizione di mareggiata. Altezza e durata critica.
Similitudine di Froude tra stati di mare.

Azione delle onde sui litorali (1 cfu)
Tipologie di dati meteomarini: satellitari, da boe ondametriche, ricostruiti tramite modelli basati su dati di vento.
Studio meteomarino: calcolo di frequenza, altezza significativa media, periodo di picco e flusso di energia.
Trasporto solido litoraneo ed equazione di conservazione del materiale solido.
Evoluzione di un litorale: funzioni G e G1.
Ripascimenti: funzione G2 ed evoluzione temporale.

Analisi statistica e previsioni in tempi lunghi (1 cfu)
Probabilità di superamento omnidirezionale e direzionale.
Mareggiata triangolare equivalente: definizione, altezza e durata critica.
Regressione basi-altezze delle mareggiate triangolari equivalenti.
Stima dei parametri caratteristici di una località.
Periodo di ritorno omnidirezionale, direzionale e persistenza media.

Opere di difesa costiera (1 cfu)
Flusso di calcolo: vita di progetto, probabilità di accadimento, periodo di ritorno, altezza significativa.
Stato di mare di progetto.
Tipologie di interventi e criteri progettuali.
Dimensionamento di pennelli e barriere ed analisi della conseguente deformazione del litorale.
Dimensionamento di dighe a gettata.

Tsunami (1 cfu)
Idrodinamica e possibili cause di uno tsunami. La teoria di Laitone.
Analisi di eventi storici.
Analisi dell’azione di uno tsunami su: strutture offshore, strutture costiere, coste.

ENGLISH VERSION
Regular waves (1 cfu)
Wave generation. Definitions of height, length, and period.
Stokes Theory to the first order. Definitions of velocity potential and of horizontal and vertical velocity and acceleration components.
Linear dispersion law. Definitions of frequency and wave number.
Wave propagation and interaction with structures.
Shoaling-refraction. Breaking conditions: plunging and spilling. Wave Reflection. Saintflou and Goda Theory. Wave Diffraction. Penny and Price Theory.

Irregular waves (1 cfu)
Definition of sea state and sea states Theory.
Definition of wind waves and swell. Definition of significant wave height, wave steepness, variance and autocovariance.
Frequency spectrum. Types: Phillips, Pierson-Moskowitz and JONSWAP. Parameters: Phillips and narrow bandedness.
Definition of wave periods: peak, mean and of an exceptionally large wave.
Definition of sea storm. Critical height and critical duration.
Froude dynamic similarity.

Wave action near coasts (1 cfu)
Types of meteorological data: satellites, from buoys, reconstructed using models based on wind data.
Wave climate study: frequency, significant wave height, peak period, and energy flux.
Longshore transport and sediment conservation equation.
Shoreline evolution: G and G1 functions.
Nourishments: G2 function and temporal evolution.

Statistical analysis and long-term forecasts (1 cfu)
Omnidirectional and directional probability of exceedance.
Equivalent Triangular Storm: definition, critical height, and critical duration.
Regression base height of the Equivalent Triangular Storm.
Estimation of the characteristic parameters of a location.
Omnidirectional and directional return period and average persistence.

Coastal defense works (1 cfu)
Calculation flow: lifetime, probability of occurrence, return period, significant wave height.
Design Sea State.
Types of interventions and design criteria.
Design of groins and breakwaters and analysis of the shoreline variations.
Design of rubble-mound breakwaters.

Tsunami (1 cfu)
Hydrodynamics and possible causes of a tsunami. Laitone's Theory.
Analysis of historical events.
Analysis of the tsunami action on offshore structures, coastal structures, coasts

Testi docente

BOCCOTTI P., Idraulica Marittima, UTET.
BOCCOTTI P., Wave mechanics for ocean engineering, Elsevier.
BOCCOTTI P., Wave mechanics and wave loads on marine structures, Elsevier BH.
ARENA F., BARBARO G., Il rischio ondoso nei mari italiani, Editoriale Bios.
BARBARO G., Esercizi di Idraulica Marittima e Costiera e Costruzioni Marittime, Editoriale Bios.

Erogazione tradizionale

Sì

Erogazione a distanza

Sì

Frequenza obbligatoria

Valutazione prova scritta

Sì

Valutazione prova orale

Sì

Valutazione test attitudinale

Valutazione progetto

Sì