IDROLOGIA
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2022/2023
- Docente
- STEFANO ALVISI
- Crediti formativi
- 9
- Percorso
- AMBIENTALE
- Periodo didattico
- Primo Semestre
- SSD
- ICAR/02
Obiettivi formativi
- L'obiettivo principale del corso consiste nel fornire agli studenti gli elementi necessari per poter comprendere e condurre le principali analisi idrologiche di carattere deterministico e stocastico.
Le principali conoscenze acquisite saranno:
- tecniche di stima delle grandezze idrologiche, precipitazioni e portate
- tecniche di modellazione dei processi di formazione, trasferimento e propagazione dei deflussi
- strutturazione della modellistica idrologica
- tecniche di parametrizzazione
- elementi di teoria delle probabilità
Le principali abilità (ossia la capacità di applicare le conoscenze acquisite) saranno:
- applicazioni delle tecniche di stima delle grandezze idrologiche nel contesto della progettazione di opere idrauliche quali le reti di bonifica, le reti fognarie, argini, casse di espansione
- applicazioni delle tecniche di modellazione dei processi di formazione, trasferimento e propagazione dei deflussi da applicarsi nel contesto della previsione di piena
- applicazione degli elementi di teoria delle probabilità per l’analisi probabilistica dei fenomeni idrologici
- capacità di utilizzo del linguaggio MATLAB per la restituzione in forma di codice di calcolo delle procedure analizzate Prerequisiti
- Conoscenze di idraulica, di statistica e di teoria delle probabilità.
Contenuti del corso
- Introduzione all'idrologia. Ciclo idrologico. Descrizione dei processi idrologici alle diverse scale spaziali e temporali. Sollecitazione atmosferica. (2.5 h)
Precipitazione. Misura e rappresentazione dei campi di precipitazione. (2.5 h)
Stima della curva di possibilità climatica, ietogrammi di precipitazione sintetici, metodo di Huff, ietogramma Chicago. (10 h)
Processi di infiltrazione. Risposta idrologica del suolo. Stato dell'acqua nel suolo. Equazioni costitutive. Equazione di continuità. Equazione dinamica di Darcy. Equazione di Richards. (2.5 h)
Separazione del deflusso di base e calcolo del deflusso diretto negli idrogrammi osservati. (2.5 h)
Modellistica di calcolo della pioggia netta: metodo Phi, CN, Deficit and constant, Philip, Horton, Green Ampt, SMA, Stanford. (7.5 h)
Trasformazione affussi-deflussi basata su schemi lineari e stazionari. Idrogramma unitario istantaneo. Modello del serbatoio lineare. Metodo di Nash. Idrogramma unitario di Snyder, Clark, Cinematico. Modello concettuale completo di tipo continuo: ARNO. (10 h)
Tecniche di parametrizzazione: manuali ed automatiche; algoritmo genetico: popolazione, crossover, mutazioni, elitismo. Criteri di arresto. (5 h)
Propagazione di piena: modellistica idraulica: modello cinematico, parabolico - cappio di piena. Modellistica idrologica: Muskingum, Muskingum Cunge. (5 h)
Tecniche di misura del livello idrico e della portata in una assegnata sezione di un corso d’acqua. (2.5 h)
Analisi statistiche degli eventi idrologici. Variabili casuali. Elementi di teoria delle probabilità. Distribuzioni di probabilità di Bernoulli, binomiale, geometrica, normale. Periodo di ritorno. Rischio idrologico. Teoria dei valori estremi. EV1, EV2, EV3 ->GEV. Stima dei parametri. (17.5 h)
Per tutti gli argomenti vengono sviluppate esercitazioni con applicazioni al computer. (22.5 h) Metodi didattici
- Il corso è organizzato nel seguente modo:
• lezioni su tutti gli argomenti del corso;
• esercitazioni inerenti la simulazione dei processi afflussi-deflussi ela calibrazione dei modelli idrologici. Gli studenti seguiranno 9 esercitazioni guidate di 2.5 ore ciascuna. Modalità di verifica dell'apprendimento
- La prova d’esame è finalizzata alla verifica del livello raggiunto dallo studente nella conoscenza degli elementi necessari per poter condurre le principali analisi idrologiche di carattere deterministico e stocastico.
Per poter sostenere l’esame è necessario consegnare copia delle esercitazioni contenenti i modelli idrologici sviluppati dallo studente in ambiente matlab e HEC-HMS almeno una settimana prima della data d’appello. L’esame consiste in una prova orale comprendente tre domande riguardanti le tre principali sezioni del programma, ovvero l’idrologia tecnica, l’idrologia statistica e le esercitazioni. In particolare, la prima domanda verte su di un argomento di idrologia tecnica selezionato tra quelli indicati nel programma. La seconda domanda verte su di un argomento di idrologia statistica selezionato tra quelli indicati nel programma. Infine la terza domanda riguarda la discussione delle esercitazioni contenenti i modelli idrologici sviluppati dallo studente in ambiente matlab e HEC-HMS. Per il superamento dell’esame è richiesto un livello sufficiente in ciascuna delle tre principali sezioni del programma. Il voto finale è basato sulla media dei livelli raggiunti in ciascuna sezione. Testi di riferimento
- Materiale didattico distribuito dal docente
Ven Te Chow et al., Applied Hydrology, Ed. McGraw Hill, 1987.
Materiale per le esercitazioni: vedi sito dell’insegnamento.
Argomenti specifici possono essere approfonditi sui seguenti testi:
Kottegoda N., T., Rosso R., Statistics, Probability, and Reliability for Civil and Enviromental Engineers, McGraw Hill, 1998.
Moisello U., Idrologia Tecnica, La Goliardica Pavese, 1999.
Maione U., Moisello U., Elementi di statistica per l'idrologia, La Goliardica Pavese, 1993.
