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PORTALE DELLA DIDATTICA

Idraulica fluviale/Acquedotti e fognature

01PEXMX

A.A. 2019/20

Course Language

Italian

Course degree

Course structure
Teaching Hours
Lezioni 40
Esercitazioni in aula 20
Tutoraggio 20
Teachers
Teacher Status SSD h.Les h.Ex h.Lab h.Tut Years teaching
Teaching assistant
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Context
SSD CFU Activities Area context
Valutazione CPD 2019/20
2018/19
ACQUEDOTTI E FOGNATURE Il corso si propone di fornire gli elementi necessari alla progettazione e gestione di sistemi di approvvigionamento idrico e di sistemi di drenaggio urbano, con particolare riguardo sia agli aspetti tipicamente ingegneristico-progettuale che ai problemi di gestione, reperimento ed utilizzo della risorsa. IDRAULICA FLUVIALE Il corso si propone di inserire l’ambito fluviale nonchè le sue interazioni con il bacino idrografico e il territorio circostante nell’insieme delle conoscenze proprie di un allievo ingegnere con lo scopo di mostrarne la complessità non solo dal punto di vista dell’evoluzione spazio-temporale del sistema ma anche dell’importanza delle interconnessioni a tutti i livelli con l’ambiente circostante. La capacità di operare scelte progettuali e gestionali oculate, nel rispetto ed equilibrio delle molte componenti (spesso contrastanti) che compongono l’ambiente fluviale, richiede una profonda conoscenza sia delle dinamiche che coinvolgono il fiume sia delle opere e degli strumenti (strutturali e non) adatti ad intervenire in tale delicato sistema.
ACQUEDOTTI E FOGNATURE The aim of the course is to provide the most important elements for the design and management of water supply systems and urban drainage networks. The course will focus on engineering concepts as well as on withdrawal, management, and use of water resources. IDRAULICA FLUVIALE The course aims to introduce the student to the fluvial environment and its interactions with the hydrographic basin and the landscape with the aim to show the complexity of spatio-temporal evolution of river systems. In order to make decisional choices, environmentally compatible, the students will be provide a plethora of tools concerning river dynamics and interventions
ACQUEDOTTI E FOGNATURE Conoscenza dei principali elementi costituenti un sistema acquedottistico e delle problematiche connesse con i sistemi di approvvigionamento e distribuzione idrica. Conoscenza di sistemi di drenaggio urbano delle acque reflue e di quelle di origine meteorica, anche complessi. Capacità di effettuare il dimensionamento di condotte, collettori e manufatti presenti nelle reti di distribuzione e drenaggio. IDRAULICA FLUVIALE Conoscenza del sistema fluviale come vettore di trasporto di acqua, solidi e sostanze; Conoscenza dei meccanismi di trasferimento e degli effetti sul fiume soprattutto per quanto riguarda l’evoluzione spazio-temporale dell’ambito fluviale; Conoscenza delle dinamiche di interazione tra il fiume e l’ambiente circostante per quanto riguarda il trasferimento di acqua da e verso il fiume, movimento di sostanze solide e di sostanze disciolte; Conoscenza delle problematiche connesse alla progettazione di sistemi di difesa; Conoscenza delle problematiche di carattere territoriale, sociale, economico, etc... legate all’uso e sfruttamento dell’ambito fluviale.
ACQUEDOTTI E FOGNATURE Knowledge of main components and functioning of water supply and distribution systems. Knowledge of urban drainage systems for wastewater and rainwater. Ability to design pipes and other elements of distribution and drainage networks. IDRAULICA FLUVIALE Knowledge of the the river system as a vector of water and solid matter, substances. Knowledge of transport processes and their effects on the river systems in terms of temporal-spatial evolution of the fluvial environment. Knowledge of interaction dynamics between the river and the landscape. Knowledge of the problems related to the environmental protection and the use of water resources.
ACQUEDOTTI E FOGNATURE Conoscenze di base dell’Idraulica e dell’Idrologia IDRAULICA FLUVIALE Nozioni fondamentali d’idraulica ed idrologia con particolare riferimento all’idraulica delle correnti a pelo libero, all’interazione fluido struttura ed ai fenomeni di trasporto solido. E’ consigliabile una conoscenza di base della lingua inglese scritta soprattutto per la lettura dei manuali di riferimento dei software utilizzati.
ACQUEDOTTI E FOGNATURE Basic knowledge of Hydraulics and Hydrology IDRAULICA FLUVIALE Basic knowledge of Hydraulics, Hydrology and open channel flows
ACQUEDOTTI E FOGNATURE Introduzione al corso: Definizione di sistema acquedottistico e sue componenti. Concetto di dotazione e variazioni temporali della domanda. Aspetti legislativi. Criteri di potabilità delle acque. (4 ore) Fonti di approvvigionamento: concetto di aree di salvaguardia. Captazione da sorgenti: bottini di presa, gallerie drenanti. Captazione da falde: pozzi artesiani e freatici. Realizzazione di pozzi: perforazione a percussione e a rotazione, completamento del pozzo. Captazione da corsi d'acqua: traverse per torrenti e fiumi, sifoni, filtrazione spondale. Captazione da laghi. (5 ore) Reti di adduzione: richiami di moto permanente nelle condotte in pressione. Caratteristiche generali delle reti: schemi, trincee, profili planimetrici ed altimetrici. Dimensionamento di reti a gravità: reti semplici e ad albero. Criterio di minimo costo. Dimensionamento di un acquedotto consortile. Controllo delle sovrappressioni da colpo d'ariete. (10 ore) Pompe: curve caratteristiche, rendimenti, NPSH. Punto di funzionamento. Sistemi di pompaggio in serie ed in parallelo. Dimensionamento di condotte di adduzione con sollevamento. Casse d'aria per il controllo del colpo d'ariete (4 ore). Serbatoi: tipologie, schemi idraulici e componenti; definizione della capacità di compenso, di riserva ed antincendio. (5 ore) Reti di distribuzione: classificazione e caratteristiche principali, condizioni di servizio. Problemi di verifica e di progetto. Cenni alla modellazione delle reti mediante il software Epanet. (10 ore) Tecnologie di potabilizzazione delle acque (cenni). (2 ore) Criteri di progettazione di un sistema di drenaggio urbano. Aspetti istituzionali e normativi. (3 ore) Portate di tempo asciutto. Richiami di idraulica - correnti a pelo libero. (3 ore) Manufatti ricorrenti sulle reti. Metodi per determinare le massime portate pluviali. Criteri generali, metodo cinematico lineare o metodo della corrivazione. (6 ore) Dettagli costruttivi ed esempi di manufatti ricorrenti sulle reti di drenaggio urbano. Metodi di progetto - metodo dell'invaso lineare e metodo italiano dell'invaso lineare. Materiali per le tubazioni. (4 ore) Scaricatori di piena. Metodi di dimensionamento degli scaricatori laterali e degli scaricatori a salto. Vasche volano, tipologia e criteri di dimensionamento idraulico. Vasche di prima pioggia: tipologie costruttive. Cenni alla modellazione delle reti di drenaggio mediante il software SWMM. (4 ore) IDRAULICA FLUVIALE PRIMA PARTE: Concetti e formulazioni (40 ore) 1) Inquadramento geomorfologico ed idrologico di un corso d'acqua. (3h) 2) Modelli dell'idrodinamica naturale (il modello 3D, approssimazione shallow water, l'equazione di Saint-Venant). Cenni sul comportamento dell'equazioni iperboliche. (3h) 3) Correnti stazionarie: ripasso sui moti stazionari a superfice libera, calcolo del coefficiente di resistenza negli alvei naturali. Ruolo della vegetazione. Deflusso in prossimità di sezioni di controllo. (3h) 4) Meccanica dei sedimenti e condizioni d’incipiente movimento. Condizioni di equilibrio morfodinamico dell'alveo. Calcolo della geometria idraulica. (6h) 5) Trasporto solido di fondo e sospeso. (6h) 6) Le forme di fondo: previsione, modellazione ed effetti sul trasporto solido. (6h) 7) Morfodinamica fluviale 1D. Equazione di Exner. Modello de Saint-Venant-Exner. Soluzioni di moto uniforme. Effetto morfodinamico delle variazioni di larghezza. Il caso delle pile in alveo. (6h) 8) Processi e problemi tipici di Morfodinamica fluviale bidimensionale (diramazioni, derivazioni, barre). Cenni sulla dinamica dei meandri e schemi di calcolo di erosione generalizzata in curva. (3h) 9) Introduzione all'utilizzo del software Hec-Ras-1D e Basement-2D (4h) SECONDA PARTE: Sistemazioni idrauliche 10) Cenni di Legislazione sulle acque superficiali (1,5 h) 11) Fenomeni di erosione localizzata (3 h) 12) Regolazione del fondo (3h) 13) Sistemazioni idrauliche in ambito montano: briglie, soglie (3h) 14) Sistemazioni idrauliche in ambito pedemontano: pennelli, scogliere (3h) 15) Sistemazioni idrauliche in ambito vallivo: arginature, riprofilature, diversivi (4,5h)
ACQUEDOTTI E FOGNATURE Introduction: components of water supply systems, water demands. Regulation issues, requirements for drinking water. (4h) Water withdrawal: protection areas, sources of freshwater (springs, groundwater, rivers, lakes) and withdrawal techniques. (5h) Aqueducts: elements of hydraulics of pressurized water flow, main features of water networks. Design of gravity networks. Reduction of water hammer pressure surges. (10h) Pumps: main properties, pump performance curves, efficiency curves, NPSH curves. Design of pipes with pumping systems. (4h) Tanks: types and elements. Design principles. (5h) Water distribution networks: types, requirements. Design principles. Introduction to Epanet software. (10 h) Water purification techniques (2h) Design criteria for urban drainage systems. Regulation issues. (3h) Design flow for dry weather conditions. Elements of surface flow hydraulics. (3h) Design flow for rainfall events. General principles, routing methods. (6h) Main elements of drainage networks. Design methods. Pipe materials. (4h) Design principles of sewer outflows. First-flush tanks. Introduction to SWMM software (4h) IDRAULICA FLUVIALE A) Part 1: Principles and formulations 1) Geomorphological and hydrological background of rivers (3h) 2) Hydrodynamic models of natural systems (3D model, the shallow water approximation, Saint-Venant equations). Hints to hyperbolic equations (3h) 3) Steady flows: resume on steady open channel flows, computation of the friction factor coefficient, computation of the resistance in natural channels. Outflow from a control section (3h) 4) Sediment mechanics and theresold conditions. The hydraulic geometry (6h) 5) Bedload and suspended sediment transport (6h) 6) Introduction to bedforms: prevision, modling and effects on the sediment transport (6h) 7) 1D-River morphodynamics. The Saint-Venant-Exner model. Morphodynamic effect of width variations. Effects of immerged piers. (6h) 8) Examples of typical processes and problems in 2D fluvial morphodynamics. Hints to meandering dynamics and computation of the generalized bend erosion. 9) Introduction to the softwares Hec-Ras and Basement B) Part 2: River engineering 10) Legislation (1,5 h) 11) Local scour (3 h) 12) Bed regulation (3h) 13) River engineering in mountain streams (3h) 14) River engineering in piedmonts (3h) 15) River engineering in floodplains (4,5h)
ACQUEDOTTI E FOGNATURE Durante le esercitazioni gli studenti dovranno svolgere esercizi di dimensionamento secondo i criteri visti in aula. Si prevede la possibilità di svolgere una visita guidata presso un impianto di potabilizzazione. IDRAULICA FLUVIALE Il corso è organizzato in (circa) 40 ore di didattica frontale, 15 ore di esercitazioni in aula, 5 ore di seminari nel laboratorio di geoinformatica e 20 ore di tutoraggio. Si prevede una attività di campo sul fiume Po nei pressi di Saluzzo, allo scopo di effettuare misure di portata liquida, caratterizzazione morfologica, e valutazione granulometrica.
ACQUEDOTTI E FOGNATURE Durante le esercitazioni gli studenti dovranno svolgere esercizi di dimensionamento secondo i criteri visti in aula. Si prevede la possibilità di svolgere una visita guidata presso un impianto di potabilizzazione. IDRAULICA FLUVIALE Il corso è organizzato in (circa) 40 ore di didattica frontale, 15 ore di esercitazioni in aula, 5 ore di seminari nel laboratorio di geoinformatica e 20 ore di tutoraggio. Si prevede una attività di campo sul fiume Po nei pressi di Saluzzo, allo scopo di effettuare misure di portata liquida, caratterizzazione morfologica, e valutazione granulometrica.
ACQUEDOTTI E FOGNATURE - Acquedotti. Da Deppo L., Datei C., Fiorotto V., Salandin P. 2a ed. 2003, Libreria internazionale Cortina, Padova. ISBN: 88-7784-230-X - Acquedotti. Milano V. 1996, Hoepli. ISBN: 978-88-203-2292-2 - Fognature. Da Deppo L., Datei C. 3a ed. 2003 Libreria internazionale Cortina, Padova. ISBN: 88-7784-229-6 IDRAULICA FLUVIALE Data la vasta multidisciplinarietà dell’argomento trattato, il corso fa riferimento a quanto distribuito e consigliato durante le lezioni. Tuttavia si citano alcuni libri di testo di base dell’idraulica fluviale: - Principi di idraulica fluviale / Aronne Armanini. - Castrolibero: Bios, c2005 - Fluvial hydraulics: flow and transport processes in channels of simple geometry / Walter H. Graf, M.S. - Altinakar. - Chichester: Wiley, 1998 La sistemazione dei bacini idrografici / Vito Ferro – McGraw Hill, 2002 - Opere di sistemazione idraulico-forestale a basso impatto ambientale / Vito Ferro et al. - McGraw-Hill, 2004 Di particolare interesse è l’e-book del Prof. Gary Parker (in inglese) scaricabile dall’indirizzo: http://hydrolab.illinois.edu/people/parkerg/morphodynamics_e-book.htm
ACQUEDOTTI E FOGNATURE - Acquedotti. Da Deppo L., Datei C., Fiorotto V., Salandin P. 2a ed. 2003, Libreria internazionale Cortina, Padova. ISBN: 88-7784-230-X - Acquedotti. Milano V. 1996, Hoepli. ISBN: 978-88-203-2292-2 - Fognature. Da Deppo L., Datei C. 3a ed. 2003 Libreria internazionale Cortina, Padova. ISBN: 88-7784-229-6 IDRAULICA FLUVIALE - Principi di idraulica fluviale / Aronne Armanini. - Castrolibero : Bios, c2005 - Fluvial hydraulics: flow and transport processes in channels of simple geometry / Walter H. Graf, M.S. - Altinakar. - Chichester: Wiley, 1998 La sistemazione dei bacini idrografici / Vito Ferro – McGraw Hill, 2002 - Opere di sistemazione idraulico-forestale a basso impatto ambientale / Vito Ferro et al. - McGraw-Hill, 2004 - http://hydrolab.illinois.edu/people/parkerg/morphodynamics_e-book.htm
Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria; Elaborato scritto prodotto in gruppo;
Exam: Written test; Compulsory oral exam; Group essay;
Il voto complessivo è dato dalla media (arrotondata per eccesso) dei voti dei due moduli: ACQUEDOTTI E FOGNATURE L’esame prevede una prova orale in cui si verificherà la conoscenza dei principi esposti a lezione; al fine di valutare la capacità dello studente di effettuare calcoli pratici di dimensionamento, durante l’esame saranno anche visionate le relazioni relative alle esercitazioni svolte durante il corso. IDRAULICA FLUVIALE Lo scopo dell'esame è verificare: i) l'apprendimento dei processi e meccanismi fondamentali che caratterizzano la morfodinamica fluviale (1D e 2D) ed il trasporto solido e sospeso; ii) la capacità di risolvere problemi previsionali e progettuali inerenti le sistemazioni idrauliche in ambito fluviale; iii) la capacità di organizzare ed presentare una relazione tecnica sull'analisi idrogeomorfologica di un fiume reale. L'esame è quindi suddiviso in 3 parti, inerenti 2 prove scritte e la valutazione del lavoro di gruppo, che pesano rispettivamente 40% - 30% - 30% sul voto finale del modulo di Idraulica Fluviale. 1) La prima prova scritta (60 min) consiste nel rispondere a una domanda aperta su un tema esposto nella prima parte del corso. Lo studente dovrà dimostrare di conoscere l'argomento richiesto in termini generali (non è richiesta la conoscenza mnemonica delle formule empiriche). In questa fase dello scritto non è consentito consultare appunti o testi. Il voto conseguito pesa il 40% sul voto totale. 2) La seconda prova scritta (90 min) richiede di risolvere un problema progettuale riguardante uno dei temi trattati nella seconda parte del corso. In questa fase è consentito sfogliare appunti, dispense o testi. Il voto conseguito pesa il 30% sul voto totale. 3) La valutazione del lavoro di gruppo si basa su due elaborati: i) relazione scritta che gli studenti a piccoli gruppi dovranno preparare su un caso di studio reale coinvolgente un fiume naturale ed esporre oralmente a fine corso, tramite presentazione che coinvolgerà a turno ogni elemento del gruppo; ii) Elaborato con la soluzione delle esercitazioni esposte e discusse a lezione. Il voto conseguito sulle attività di gruppo pesa il 30% del totale. I risultati delle prove scritte rimangono validi per tutto l'anno accademico. Non vi è data di scadenza particolare per la consegna degli elaborati di gruppo. E' possibile, su richiesta, svolgere un esame orale facoltativo.
Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.
Exam: Written test; Compulsory oral exam; Group essay;
The final grade is given by the average of the grades of the two parts: ACQUEDOTTI E FOGNATURE The exam is based on an oral test to verify the understanding of the concepts presented during lectures. At the exam, the students must present reports on the exercises performed during the course, which will be discussed to verify the student’s ability to execute simple design calculations. IDRAULICA FLUVIALE The aim of the exam is to test whether the student: i) knows the fundamental processes that characterize the fluvial morphodynamics (1D and 2D) and the main concepts of sediment transport (both bedload and suspended); ii) is skilled in problem solving in river engineering; iii) is able to organize and present an hydrogeomorphological assessment of a real river. This goals will be accomplished as follows: 1) 40% of the grade comes from a first written exam (60 min) concerning the first part of the course. Consultation of notes and textbooks is not allowed. 2) 30% of the grade comes from a second written exam (90 min) concerning the second part of the course. During this part of the exam the student is allowed to consult textbooks or notes. 3) 30 % of the final grade is based on the assessment of a report which will be prepared in groups containing: i) An hydraulic project for a chosen real case study; ii) The solution of exercises and homeworks. Each group will take an oral presentation illustrating the real case. The score of the written exams remains valid for the whole academic year. There is no deadline for the submission of the group's reports. In addition, the student can also request a further oral exam.
In addition to the message sent by the online system, students with disabilities or Specific Learning Disorders (SLD) are invited to directly inform the professor in charge of the course about the special arrangements for the exam that have been agreed with the Special Needs Unit. The professor has to be informed at least one week before the beginning of the examination session in order to provide students with the most suitable arrangements for each specific type of exam.
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