- Idraulica delle correnti a pelo libero. Richiami di moto permanente. Moto vario e propagazione delle piene fluviali
- Trasporto solido e morfodinamica fluviale. Tendenze evolutive degli alvei naturali, processi di erosione e deposito.
- Modellistica idraulica
- Interazione degli interventi strutturali con la dinamica fluviale. Criteri e metodi di progettazione degli interventi sui corsi d’acqua.
Ugo Maione, Appunti di Idrologia - Le Piene Fluviali, La Goliardica Pavese
Sergio Montes, Hydraulics of Open Channels, ASCE Press, 1998.
Mechanics of Sediment Transport, Garde - Ranga Raju, McGraw Hill.
Luigi Montefusco - Lezioni di Idraulica - La Goliardica, Bologna.
Appunti delle lezioni, slide e materiale didattico su Moodle.
Obiettivi Formativi
L’insegnamento si propone di fornire le conoscenze approfondite dell’idraulica fluviale, fornendo gli strumenti e i metodi utili alla comprensione dei processi e alla pianificazione e progettazione degli interventi in ambito fluviale.
Al termine del corso le capacità acquisite riguarderanno la applicazione dei concetti di base ai problemi pratici di idraulica fluviale quali le verifiche idrauliche e sedimentologiche di un corso d'acqua, la progettazione di alcuni interventi di sistemazione, l'inquadramento e risoluzione delle problematiche dei corsi d'acqua naturali (tendenze evolutive, propagazione delle piene, capacità progettuale di interventi, capacità di analisi del rischio idraulico, capacità di valutazione e pianificazione degli interventi di gestione e manutenzione).
La piena padronanza dei contenuti del corso si traduce nella capacità di giudicare autonomamente la strategia di intervento più opportuna nell’ambito della gestione e manutenzione dei bacini idrografici, nella capacità di comunicare chiaramente e giustificare le proprie scelte di fronte ad un uditorio sia tecnico che non tecnico; infine, nella capacità di reperire, comprendere e applicare soluzioni e metodi necessari per risolvere il caso studio che si presenta.
Prerequisiti
Conoscenze di base della meccanica dei fluidi e idraulica delle correnti,
Idrologia - stima degli idrogrammi di piena,
conoscenze base dell’utilizzo di sistemi GIS.
Metodi Didattici
Lezione frontale, esercitazione in aula, lezione seminariale, esercitazione fuori sede, lavoro di gruppo.
Altre Informazioni
Modalità di verifica apprendimento
La verifica dell’apprendimento viene effettuata attraverso un colloquio orale in cui vengono discussi l’elaborato progettuale (presentazione del lavoro di gruppo svolto) e 3 domande sull’intero programma del corso.
L’elaborato progettuale viene redatto in gruppi di 2/3 studenti, e consiste nella implementazione di un modello idraulico (2D oppure 1D/2D accoppiato) con software opensource (scelta preferenziale HEC RAS), nelle verifiche idrauliche in moto vario dello stato attuale e/o dello stato di progetto. L’elaborato progettuale viene concordato con il docente, e revisionato prima della consegna definitiva. L’elaborato progettuale definitivo deve essere inviato al docente almeno tre giorni lavorativi rispetto alla data dell’appello d’esame.
Saranno oggetto della valutazione: comprensione dei concetti di base, chiarezza espositiva, capacità di ragionamento critico sul caso studio realizzato, utilizzo di un linguaggio specialistico.
Programma del corso
Introduzione e finalità del corso.
Caratterizzazione dei corsi d’acqua, sezioni compatte e composite.
Correnti a superficie libera su fondo fisso: richiami dei concetti di base e delle definizioni delle grandezze caratteristiche. Moto uniforme: definizione delle resistenze al moto. Moto permanente: celerità di propagazione delle piccole perturbazioni, equazione dei profili di rigurgito, perdite concentrate e distribuite, condizioni al contorno, cenni alla risoluzione numerica dell'equazione del moto. Esempi applicativi relativi all’analisi dei profili di rigurgito; risalto idraulico.
Il moto vario: le equazioni di De Saint Venant (modello 1D completo), la laminazione e la propagazione delle onde di piena, i modelli semplificati (modello cinematico e modello parabolico), metodo delle caratteristiche, schemi numerici di risoluzione delle equazioni di De Saint Venant (cenni).
Scale di deflusso. Misure idrauliche nei corsi d’acqua. Il parametro di scabrezza in alvei montani e in alvei di pianura; effetti della vegetazione nei corsi d’acqua naturali, modelli interpretativi per il calcolo della resistenza della vegetazione.
Il bacino idrografico e il sistema fluviale, il concetto dell'automodellamento nei corsi d'acqua a fondo mobile. I sedimenti fluviali: principali caratteristiche e proprietà. Metodi per i rilievi sedimentologici e campagne di misura. Interazione tra corrente e fondo mobile: le condizioni di inizio del moto per sedimenti incoerenti, il criterio di Shields per l’inizio del moto, gli effetti della pendenza (longitudinale e trasversale) e dell'assortimento granulometrico sulle condizioni di inizio del moto. Effetti che alterano le condizioni di incipiente trasporto. Le forme di fondo e le resistenze al moto in alvei a fondo mobile.
Processi di trasporto solido fluviale. Trasporto solido al fondo, trasporto solido in sospensione, modello diffusivo per il trasporto solido in sospensione, trasporto solido totale. Formule per la stima del trasporto solido, formule per le misture di sedimenti. La misura del trasporto solido in campo.
Le condizioni di equilibrio dei corsi d'acqua: l'equazione di continuità al fondo per i sedimenti (equazione di Exner), il bilancio sedimentologico, stima del trasporto solido medio annuo e a scala di evento, fenomeni generalizzati di erosione e deposito. Cenni di morfologia fluviale: le condizioni di bankfull degli alvei in sabbia e in ghiaia o condizioni di equilibrio dei corsi d’acqua.
Modellistica idraulica bidimensionale, equazioni alle “acque basse”. Esercitazioni sull’utilizzo del software Hec Ras 1D/2D e 2D.
Interventi per la riduzione del rischio idraulico: le casse di espansione. Aspetti progettuali delle casse di espansione: dimensionamento dello sfioratore laterale, delle opere trasversali, verifica idraulica delle casse, interazione con il trasporto solido.
Opere trasversali ed effetti indotti: analisi degli effetti indotti sul trasporto solido, interrimento di un serbatoio artificiale, effetti indotti dalla rimozione di una diga.
Le briglie selettive e la sistemazione dei torrenti montani. Dimensionamento idraulico delle briglie selettive.
Briglie di trattenuta dei detriti legnosi. Effetto della presenza dei detriti legnosi: recenti sviluppi sui “Woody Debris”.
Andamento planimetrico dei corsi d'acqua e morfologie. Interazione tra interventi in alveo e trasporto solido: sovralluvionamento generalizzato e localizzato. Criteri per la formazione delle barre fluviali, e interazione con la vegetazione. Moto secondario ed erosione in curva.
Interventi di gestione e manutenzione dei corsi d'acqua. Il piano di gestione dei sedimenti: il caso del Fiume Po. La gestione della vegetazione ripariale. Il caso studio dell'Ombrone Grossetano: impatti della vegetazione ripariale e interventi per la gestione dei sedimenti.
Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
11 - Città e comunità sostenibili
13 - Agire per il clima