Docente/i: Ugo Moisello  

Denominazione del corso: Idrologia
Codice del corso: 062131
Corso di laurea: Ingegneria per l'Ambiente e il Territorio, Ingegneria Civile
Settore scientifico disciplinare: ICAR/02
L'insegnamento è affine per:
Crediti formativi: CFU 6
Sito web del corso: n.d.

Obiettivi formativi specifici

L'insegnamento si propone di fornire le nozioni indispensabili per poter affrontare i problemi idrologici che più comunemente si presentano nell'ingegneria: analisi della disponibilità d'acqua e analisi delle piene. Fornisce anche gli elementi di statistica necessari ad adeguare la progettazione delle opere al grado di rischio voluto.

Programma del corso

Lezioni oggetto della prima prova in itinere
(ogni gruppo di argomenti è svolto in due ore)

• Introduzione al corso. Origine e classificazione delle precipitazioni. Temporali, uragani. I fattori del regime pluviometrico. I regimi pluviometrici italiani.
• Pluviometri. Tabelle degli Annali Idrologici con osservazioni pluviometriche. Calcolo dell'afflusso meteorico a un bacino (con il metodo delle isoiete e con quello dei topoieti).
• Variabili casuali, probabilità e assiomi, probabilità di non superamento e densità di probabilità.
• Il bacino idrografico: definizione e caratteristiche principali. Forme di scorrimento. La determinazione del tempo di corrivazione.
• Parametri delle distribuzioni, momenti. Variabili funzioni di variabili casuali. Il tempo di ritorno. La distribuzione binomiale.
• Le perdite del bacino e le forme di immagazzinamento dell'acqua. L'immagazzinamento nelle depressioni superficiali (cenni). La legge di Dalton. I fattori dell'evaporazione e l'evaporazione a regime. Evaporimetri (cenni). Diverse forme di evaporazione (cenni). Evapotraspirazione reale e potenziale. Cenni sull'infiltrazione.
• La distribuzione normale e altre distribuzioni di variabile continua.
• La determinazione pratica delle perdite.
• Il problema dell'inferenza. Frequenza, momenti del campione. Determinazione della funzione di probabilità. Carte probabilistiche. Stima dei parametri. Il metodo dei momenti.
• Portate e livelli. Idrometri e idrometrografi. Mulinelli. Calcolo della portata con il metodo delle parabole.
• I test statistici. Il test di adattamento di Pearson.
• I regimi di deflusso dei corsi d'acqua italiani. Tabelle degli Annali Idrologici con osservazioni idrometriche. Analisi dell'idrogramma di piena.

Proiezione di diapositive di strumenti di misura
(svolta in due ore)

Lezioni oggetto della seconda prova in itinere

• Analisi statistiche delle piene: classificazione. Le analisi statistiche locali. Relazione tra massimi annuali delle portate al colmo e delle portate medie giornaliere. La distribuzione della portata massima in N anni.
• Dipendenza dell'altezza di pioggia dalla durata e dall'area.
• Ietogrammi di progetto.
• La trasformazione afflussi-deflussi. Modelli e relazioni matematiche. Il metodo razionale. Modelli concettuali ed empirici. Modelli completi e di piena. La determinazione della pioggia netta e del deflusso di pioggia.
• Sistemi lineari e stazionari. L'idrogramma unitario istantaneo e l'applicazione ai modelli del deflusso di pioggia. La discretizzazione dell'idrogramma unitario istantaneo.
• Modelli lineari e stazionari in serie e in parallelo. Canale lineare e modello della corrivazione. Serbatoio lineare, invaso lineare e modello di Nash.
• La determinazione del modello: scelta del tipo e individuazione dei parametri. Il metodo dei minimi quadrati e quello dei momenti.

Esercitazioni
(ogni esercitazione o parte di esercitazione è svolta in due ore)

• Es. n. 1. La determinazione della portata al colmo con tempo di ritorno assegnato con la legge di Gumbel (esecuzione in aula).
• Es. n. 2 ((prima parte, in aula informatica). La determinazione della portata al colmo con tempo di ritorno assegnato con leggi diverse e l'individuazione della distribuzione di probabilità del massimo in N anni (uso del programma MASSIMI).
• Es. n. 2 (seconda parte, in aula). La determinazione della portata al colmo con tempo di ritorno assegnato: scelta della legge e individuazione della distribuzione di probabilità del massimo in N anni (analisi e utilizzazione dei risultati, esecuzione manuale).
• Es. n. 3 (in aula). Determinazione della curva di possibilità climatica.
• Es. n. 4 (in aula informatica). La determinazione della curva di possibilità climatica e degli ietogrammi di progetto (uso del programma PIOGGIA).
• Es. n. 5 (in aula informatica). L'individuazione dell'idrogramma unitario istantaneo di un modello concettuale con il metodo dei momenti (uso del programma SCALA) e la ricostruzione dell'onda di piena.

Prerequisiti

ANALISI MATEMATICA: Concetti di funzione, limite, derivata, integrale. Elementi di calcolo combinatorio. Concetto di equazione differenziale, in particolare lineare a coefficienti costanti. Concetto di funzione di più variabili, di derivata parziale e di equazione alle derivate parziali. Ricerca del massimo (incondizionato) di una funzione di una o più variabili. Conoscenze operative: calcolo di derivate e integrali semplici e uso delle tavole matematiche di limiti, derivate e integrali indefiniti e definiti. GEOMETRIA E ALGEBRA: Nozioni elementari di trigonometria. Geometria analitica elementare nel piano e nello spazio. Concetto di scala lineare e non lineare. Matrici e sistemi di equazioni algebriche. Conoscenze operative: applicazioni elementari di trigonometria e di geometria (compreso il calcolo delle aree). Rappresentazione grafica di funzioni, anche con scale non lineari (sopra tutto scale logaritmiche). FISICA: Misura delle grandezze fisiche e unità di misura. Concetti fondamentali sugli stati di aggregazione della materia e sulle proprietà fisiche dei corpi (densità, viscosità, capillarità).

Tipologia delle attività formative

Lezioni (ore/anno in aula): 40
Esercitazioni (ore/anno in aula): 12
Laboratori (ore/anno in aula): 0
Progetti (ore/anno in aula): 0

Materiale didattico consigliato

I programmi di calcolo e il materiale utilizzato per le lezioni possono essere scaricati da Internet.

V.T. Chow, D.R. Maidment, L.W. Mays. Applied Hydrology. New York, Mc Graw-Hill Book Company, 1988.

R.K. Linsley,M.A. Kohler , J.L.H. Paulus. Applied Hydrology. New York, Mc Graw-Hill Book Company, 1949.

U. Maione, U. Moisello. Elementi di statistica per l'idrologia. Pavia, la Goliardica Pavese, 1993.

U. Moisello. Idrologia tecnica. Pavia, La Goliardica Pavese, 1998.

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame finale consiste in una prova orale, che comprende sempre anche la discussione di una esercitazione. Sono previste due prove in itinere (scritte), i cui risultati sono validi ai fini del superamento dell'esame di profitto. Lo studente che si avvale dei risultati di entrambe le prove in itinere ai fini dell'esame di profitto deve comunque dare dimostrazione di avere svolto regolarmente le esercitazioni. E` facoltà dello studente non avvalersi dei risultati delle prove in itinere superate ai fini dell'esame di profitto. L'esame finale comprende tutti gli argomenti del corso oppure soltanto una parte, a seconda che lo studente possa (o intenda) avvalersi di entrambe le prove in itinere oppure di una sola.