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IDRAULICA e IDROLOGIA

Corso Ingegneria Civile e Ambientale per lo sviluppo sostenibile
Curriculum INFRASTRUTTURE DI TRASPORTO E LOGISTICA
Orientamento Orientamento unico
Anno Accademico 2021/2022

Modulo: IDROLOGIA

Corso Ingegneria Civile e Ambientale per lo sviluppo sostenibile
Curriculum INFRASTRUTTURE DI TRASPORTO E LOGISTICA
Orientamento Orientamento unico
Anno Accademico 2021/2022
Crediti 3
Settore Scientifico Disciplinare ICAR/02
Anno Secondo anno
Unità temporale Secondo semestre
Ore aula 24
Attività formativa Attività formative caratterizzanti

Canale unico

Docente VINCENZO FIAMMA
Obiettivi Il corso fornisce gli strumenti per comprendere le leggi che governano i meccanismi di formazione delle precipitazioni e delle piene fluviali e gli strumenti per dimensionare briglie. Pertanto, il corso sviluppa l’autonomia di giudizio necessaria ad affrontare e risolvere problematiche idrologiche frequenti nella pratica professionale e sviluppa le abilità comunicative necessarie per interagire con professionisti e specialisti del settore idrologico. Inoltre, affina le capacità di apprendimento necessarie sia per intraprendere studi successivi specialistici che per approfondire la materia in maniera autonoma.
Nel corso vengono descritte le grandezze caratteristiche di un bacino idrografico, i meccanismi di formazione delle precipitazioni e le relative analisi statistiche ed i meccanismi di formazione delle piene ed i relativi metodi di stima delle portate di assegnato tempo di ritorno.
Modalità valutazione
La prova d’esame consiste in una prova scritta per ciascun modulo ed una prova orale. La prova scritta di Idraulica consisterà nella risoluzione di due esercizi numerici, con richiami teorici, da risolvere in un tempo di due ore. La prova scritta di Idrologia consisterà nella risoluzione di due 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 ed 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.

ENGLISH VERSION
The course provides the tools to understand the laws governing the formation mechanisms of precipitation and Discharge and the tools Weir designs. Therefore, the course develops the autonomy of judgment necessary to address and solve hydrological problems frequent in professional practice and develops the communication skills necessary to interact with professionals and specialists in the hydrological sector. In addition, it hones the learning skills necessary both to undertake subsequent specialized studies and to deepen the subject independently. The course describes the characteristic quantities of a hydrographic basin, the precipitation formation mechanisms and the related statistical analysis and the flood formation mechanisms and the relative methods of estimating the Discharge of assigned return time.
Programma Generalità sui fluidi e analisi dimensionale (1 cfu)
Unità di misura e grandezze fondamentali e derivate. Tensioni in un fluido: teorema del tetraedro di Cauchy e suoi corollari. Proprietà dei fluidi: comprimibilità, densità, espansione termica, tensione superficiale, viscosità, evaporazione, ebollizione, tensione di vapore, cavitazione. Classificazione dei fluidi. Principio dell’omogeneità dimensionale. Equazioni classiche. Teorema Pi greco. Numeri tipici dell’Idraulica. Modellistica fisica ed analisi dimensionale. Similitudine e autosimilitudine.

Statica dei fluidi (1 cfu)
Equazione indefinita. Equazione globale. Legge di Stevino. Pressione: legge, distribuzione e strumenti di misura. Spinta su superfici piane e curve e formula di Mariotte. Galleggiamento.

Cinematica dei fluidi (1 cfu)
Regimi di moto: laminare, turbolento, transitorio. Velocità ed accelerazione: approcci euleriano e lagrangiano. Campo di moto: traiettoria, linea di corrente, linea di fumo. Tipi di moto: uniforme, permanente, piano, vario, rotazionale, irrotazionale. Deformazioni: traslazione, rotazione rigida, deformazione lineare, deformazione angolare. Equazione indefinita di continuità. Equazione globale di continuità.

Dinamica dei fluidi (1 cfu)
Equazione indefinita del moto. Legge di viscosità di Stokes. Equazioni di Eulero e di Navier Stokes. Equazione globale dell’equilibrio dinamico. Teorema di Bernoulli: significati energetico e geometrico, applicazioni ed estensioni. Processi di efflusso. Pompe e turbine.

Correnti in pressione (2 cfu)
Azione di trascinamento di una corrente. Indice di resistenza. Moto laminare: generalità ed indice di resistenza. Moto turbolento: grandezze caratteristiche, distribuzioni di velocità e leggi di resistenza. Progetto e verifica di una condotta: formule pratiche, perdite di carico localizzate, possibili tracciati altimetrici e problematiche delle lunghe condotte, condotte con impianti di sollevamento, reti aperte e chiuse.

Correnti a pelo libero (2 cfu)
Classificazione moti a pelo libero. Progetto e verifica di un canale a pelo libero: classificazione, leggi di resistenza, scala di deflusso, energia specifica. Velocità delle onde di superficie. Profili di corrente. Risalto idraulico. Dimensionamento vasca di dissipazione.

Moti di filtrazione (1 cfu)
Utilizzazione delle acque sotterranee tramite pozzi. Pozzi: tipologie, livello statico e dinamico, curva caratteristica. Gallerie filtranti. Pozzi scavati in falda freatica ed artesiana. Stima della portata di emungimento.

Bacino idrografico e precipitazione (1 cfu)
Tracciamento dello spartiacque superficiale e valutazione delle caratteristiche plano altimetriche e del rilievo. Formazione, classificazione e misura delle precipitazioni. Catalogazione negli Annali Idrologici.

Formazione delle piene (1 cfu)
Leggi statistiche della precipitazione: Gumbel, log-normale, Frechet, Weibull e T.C.E.V.
Relazione tra altezza di pioggia, durata e area e curve di possibilità pluviometrica (CCP).
Metodi cinematico e razionale per la stima delle portate di piena di assegnato periodo di ritorno.

Dimensionamento briglia a gravità (1 cfu)
Calcolo di pendenza di compenso e scavo a valle.
Dimensionamento gaveta.
Criteri di scelta delle dimensioni della briglia.
Analisi sollecitazioni: prima dell’interrimento, dopo l’interrimento senza dreni e con dreni.
Verifiche di stabilità: scorrimento, ribaltamento, schiacciamento e sifonamento.

ENGLISH VERSION
Introduction on fluid mechanics and dimensional analysis (1 cfu)
Units of measurement. Stress in a fluid: Cauchy theorem and corollaries. Fluid properties: compressibility, density, thermic expansion, surface tension, viscosity, evaporation, boiling point, vapor pressure, cavitation. Fluid classification. Principle of dimensional homogeneity. Classical equations. Theorem Pi. Typical Hydraulic Numbers. Physical modeling and dimensional analysis. Similarity and self-similarity.

Hydrostatic (1cfu)
Local equation. global equation. Stevin law. Pressure: law, distribution, and measurement instruments. Thrust on flat and curved surfaces and formula Mariotte. Flotation.

Kinematics of fluids (1 cfu)
flow regimes: laminar, turbulent, transitional. Velocity and acceleration: Eulerian and Lagrangian approaches. flow field: path, current line, line of smoke. motion types: steady, permanent, plan, unsteady, rotational, irrotational. Warping: translation, rigid rotation, axial strain, angular strain. Continuity indefinite equation. global continuity equation.

Fluid dynamics (1 cfu)
indefinite equation of motion. Stokes viscosity law. Euler and Navier Stokes equaions. Global dynamic equilibrium equations. Bernoulli's theorem: energy and geometrical meanings, applications, and extensions. Processes outflow. Pumps and turbines.

Pipe flow (2 cfu)
Stress for a pipe flow. Roughness coefficient. Laminar flow: general and resistance index. Turbulent flow: characteristic variables, velocity distribution and resistance laws. Design of a pipe: practical formulae, localized head losses, water distribution system and design as a function of elevation, pipelines with pumping systems, open and closed networks.

Open channel flow (2 cfu)
Types of open channel flows. Design of an open channel: classification, resistance laws, specific energy. Water profiles. Hydraulic jump. Surface wave celerity. Design of stilling basin.

Filtration (1 cfu)
Groundwater use through wells. Wells: types, static and dynamic level, characteristic curve. Seeping galleries. Wells excavated in groundwater and artesian. Estimation of the flow rate.

The catchment area and the precipitation (1 cfu)
Identification of the watershed and evaluation of planimetric and altimetric characteristics.
Formation, classification, and measurement of precipitation. Hydrological database.

Discharge (1 cfu)
Statistical laws: Gumbel, Log-normal, Frechet, Weibull and TCEV.
Relationship between rainfall height, length and area and rainfall intensity-duration curves (CCP).
Kinematic and rational methods.

Weir design (1 credit)
Calculation of compensation slope and downstream excavation.
Gaveta design.
Criteria for choosing the weir dimensions.
Stress analysis: before the landfill, after the landfill without drains and with drains
Stability verifications: sliding, overturning, crush, siphoning.
Testi docente MOSSA M. e PETRILLO A.F., Idraulica, Casa Editrice Ambrosiana.
CITRINI D. e NOSEDA G., Idraulica, Casa Editrice Ambrosiana.
ALFONSI G., ORSI E., Problemi di idraulica e meccanica dei fluidi, Casa Editrice Ambrosiana.
MOISELLO U., Idrologia Tecnica, Libreria Cortina.
MAIONE U., Le piene fluviali, La Goliardica Pavese.
FERRO V., La sistemazione dei bacini idrografici, McGraw-Hill.
USAI E., Manuale di Idrologia per la progettazione, Hoepli.
CETRARO F., Idrogeologia e opere di difesa idraulica, EPC Libri.
BECCIU G. e PAOLETTI A., Esercitazioni di Costruzioni Idrauliche, Ambrosiana.
Erogazione tradizionale
Erogazione a distanza
Frequenza obbligatoria No
Valutazione prova scritta
Valutazione prova orale
Valutazione test attitudinale No
Valutazione progetto
Valutazione tirocinio No
Valutazione in itinere No
Prova pratica No

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