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
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
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
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. Verifiche statiche delle condotte. (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. (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

PRESENTAZIONE

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.

CONOSCENZE E ABILITÀ DA ACQUISIRE

- Conoscenza teorica delle problematiche connesse con la progettazione di sistemi di approvvigionamento e distribuzione idrica.
- Conoscenza teorica e pratica di sistemi di drenaggio urbano delle acque reflue e di quelle di origine meteorica, anche complessi.
- Conoscenza teorica e pratica dei principali sistemi di regolazione e misura delle portate con riferimento alle reti di drenaggio urbano.
- Conoscenze basilari di "Project & Contract Management" applicato alla progettazione, alla costruzione e alla gestione delle Infrastrutture Idrauliche.

PREREQUISITI

Conoscenza di base dell’Idraulica e dell’Idrologia con particolare riferimento al calcolo della curva di possibilità pluviometrica e dei modelli di trasformazione "afflussi-deflussi".

PROGRAMMA

Il corso, dopo un breve esame della risorsa idrica e dei suoi vari usi, sviluppa le problematiche relative alla qualità dell'acqua per uso potabile, all'approvvigionamento idrico, al trasporto e alla distribuzione nei centri urbani. Sviluppa quindi tutta la problematica relativa al drenaggio delle acque reflue e delle acque meteoriche di dilavamento di aree urbanizzate. Illustra infine i sistemi di controllo della qualità e della quantità degli scarichi nei ricettori in tempo di pioggia.

Parte Prima – Distribuzione Idropotabile (25 ore)
La risorsa acqua : ciclo, usi e interventi atti ad aumentare la disponibilità, economizzare la risorsa e conservarne la qualità.
La qualità delle acque per uso potabile: caratteri fisici, chimico fisici e biologici.
Approvvigionamento idrico: cenni sull’approvvigionamento mediante pozzi perforati, opere di captazione di sorgenti e opere di derivazione di acque superficiali.
Impianto di trasporto: tracciato planimetrico e profilo altimetrico. Calcolo idraulico. Dimensionamento ottimizzato dell’acquedotto esterno, sia a gravità che con sollevamento meccanico.
Serbatoi: funzioni e ubicazione. Il calcolo del volume di compenso e riserva.
Rete di distribuzione idrica: variabili e relazioni fra le variabili nel problema di progetto. Il calcolo dei fabbisogni idrici. I criteri generali per il calcolo delle reti. Tecniche di dimensionamento ottimo della rete di distribuzione. Il metodo di Hardy-Cross per la verifica di reti a maglie. Verifica di sistemi complessi di distribuzione con vari punti e tipologie di alimentazione.
Tubazioni per acquedotto: tubazioni in acciaio, in ghisa sferoidale, in PVC, in polietilene, in PRFV.
Apparecchiature per acquedotto: saracinesche, valvole di ritegno, idranti, sfiati, valvole riduttrici di pressione.
Condotte in pressione – misura della portata volumetrica dei liquidi: venturimetri, boccagli, diaframmi, misuratori meccanici e meccanici volumetrici, misuratori elettromagnetici.

Parte Seconda – Drenaggio Urbano (20 ore)
Fognature: sistemi di fognatura. Criteri di scelta fra sistema misto e sistema separato. Tracciato planimetrico e profilo altimetrico. Sezioni dei canali, scale di deflusso e calcolo degli spechi. Velocità minime e massime nei condotti. Calcolo della portata delle acque di tempo asciutto. Calcolo delle portate di pioggia: Tempo di ritorno e rischio di insufficienza. La determinazione della pioggia netta con il metodo del coefficiente di afflusso. I modelli concettuali globali di trasformazione afflussi-deflussi: modello cinematico e modello dell’invaso lineare. Le espressioni di stima del tempo di corrivazione e della costante di invaso.
Canalizzazioni per fognatura: tubazioni in c.a., in fibrocemento, in gres, in ghisa, in P.V.C., in Pead, in PRFV.
Dimensionamento dei pozzetti e dei dispositivi di cacciata
Stazioni di sollevamento per acque reflue: tipo e numero di pompe. La vasca e il suo proporzionamento. L’iniettore idraulico.
Qualità delle acque meteoriche e controllo degli scarichi: generalità sulla qualità delle acque meteoriche di dilavamento, sugli caricatori di piena, sulle vasche di prima pioggia e sulle vasche volano.

Parte Terza – Regolazione e Misura delle Portate (10 ore) – Lezione tenuta dal prof. Schiara in compresenza con il docente titolare del corso
Analisi dei principali sistemi di regolazione e misura delle portate con riferimento alle reti di drenaggio urbano. Paratoia con deflusso libero, paratoia rigurgitata, stramazzi, misuratori a risalto.

ESERCITAZIONI

Sono previste esercitazioni applicative relative ai temi principali sopra delineati, valutate ai fine della prova finale. Durante lo svolgimento delle esercitazioni saranno applicati i fondamenti basilari di "Project & Contract Management" che saranno illustrati in aula dal docente durante lo svolgimento delle lezioni e delle stesse esercitazioni.

- Esercitazione n°1: Correnti in pressione (2 ore)
- Esercitazione n°2: Iniettore Idraulico (2 ore)
- Esercitazione n°3: Lunga condotta – Carichi piezometrici massimi e minimi (2 ore)
- Esercitazione n°4: Dimensionamento della condotta di adduzione e del serbatoio di regolazione idropotabile per un centro abitato (2 ore)
- Esercitazione n°5: Rete di distribuzione idropotabile – Progetto, verifica e simulazione di funzionamento. Utilizzo del codice di calcolo EPANET (2.5 ore) – Lezione tenuta in compresenza con l’ing. Sthjefni
- Esercitazione n°6: Dimensionamento di una rete di drenaggio urbano (2.5 ore)
- Esercitazione n°7: Misuratore a risalto per la misura delle portate meteoriche in un collettore. Utilizzo del codice di calcolo WINFLUME (2 ore)

IDRAULICA FLUVIALE

PRESENTAZIONE
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 .

CONOSCENZE E ABILITÀ DA ACQUISIRE
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;

PREREQUISITI
Nozioni fondamentali di 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.


PROGRAMMA
Il corso prevede lezioni, esercitazioni e seminari.
Le lezioni sono suddivise in tre parti:
Parte 1: l’ambiente fluviale come sistema, fenomeni di trasporto ed interconnessioni
Richiami di idraulica delle correnti a pelo libero; Scale di deflusso in presenza di alvei vegetati con sezioni composte e con scabrezze non uniformi; Richiami di trasporto solido (fondo, sospeso, mixture); Metodi previsionali forme di fondo; Morfodinamica 1D: la legge di Exner, sue interpretazioni, soluzioni ed esempi notevoli di applicazione; Cenni di morfodinamica 2D; Fenomeni di erosione generalizzata e localizzata: calcolo in particolare dell'erosione localizzata a valle di traverse e in corrispondenza di pile e spalle di opere di attraversamento; Il trasporto di sostanze con particolare riferimento al trasporto iporreico.
Parte 2: opere, strutture e sistemazioni di carattere idraulico per la difesa delle acque e per la difesa dalle acque
Opere per la sistemazione di torrenti e fiumi in ambito montano: briglie, soglie,...; Opere per la sistemazione di torrenti e fiumi in ambito pedemontano: pennelli, scogliere, ...; Opere per la sistemazione di torrenti e fiumi in ambito vallivo e pianeggiante: arginature, riprofilature, diversivi.
Parte 3: problematiche derivanti dall’uso e dalla gestione degli ambiti fluviali
Problemi relativi alla navigazione fluviale; Problematiche relative alle attività estrattive in ambito fluviale; Problematiche relative allo sfruttamento idroelettrico di fiumi e torrenti; La determinazione del Deflusso Minimo Vitale: definizioni, metodi di calcolo e sua importanza ambientale. Cenni di legislazione: strumenti di gestione dell'ambiente fluviale.

Le esercitazioni riguardano le applicazioni di quanto visto a lezione mediante l’applicazione delle conoscenze acquisite e l’uso di modellazione numerica.

I seminari saranno dedicati ad aspetti specifici legati all’idraulica fluviale e potranno cambiare di anno in anno in funzione delle esigenze maturate e di argomenti di particolare interesse e/o attualità. Nello specifico potranno essere sviluppati, integrati o sostituiti gli argomenti di lezione propri della Parte 3 del ciclo di lezioni. In generale potranno anche coinvolgere esperti esterni al personale docente.

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 potabilizzatore e/o un depuratore.

IDRAULICA FLUVIALE
Il corso prevede lezioni, esercitazioni e seminari.

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

- Materiale didattico consegnato in aula dal docente
- Acquedotti. Da Deppo L., Datei C., Fiorotto V., Salandin P. 2a ed. 2003, Libreria internazionale Cortina, Padova. ISBN: 88-7784-230-X
- Fognature. Da Deppo L., Datei C. 3a ed. 2003 Libreria internazionale Cortina, Padova. ISBN: 88-7784-229-6
- Misure e controlli idraulici. Longo S., Petti 1a ed. 2006 M.McGraw-Hill. ISBN: 88-386-6137-5
- A Guide to the Project Management Body of Knowledge. AA. VV. 4a ed. 2008 Project Management Institute Ed. ISBN: 978-1-933890-67-8

TESTI E MATERIALE DIDATTICO

IDRAULICA FLUVIALE
Data la vasta multidisciplinarietà dell’argomento trattato, il corso fa riferimento a quanto distribuito e consigliato durante il corso. 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://vtchl.uiuc.edu/people/parkerg/morphodynamics_e-book.htm

Durante il corso sarà fornita un’ampia bibliografia di approfondimento per i vari argomenti trattati.

ACQUEDOTTI E FOGNATURE
- Materiale didattico consegnato in aula dal docente
- Acquedotti. Da Deppo L., Datei C., Fiorotto V., Salandin P. 2a ed. 2003, Libreria internazionale Cortina, Padova. ISBN: 88-7784-230-X
- Fognature. Da Deppo L., Datei C. 3a ed. 2003 Libreria internazionale Cortina, Padova. ISBN: 88-7784-229-6
- Misure e controlli idraulici. Longo S., Petti 1a ed. 2006 M.McGraw-Hill. ISBN: 88-386-6137-5
- A Guide to the Project Management Body of Knowledge. AA. VV. 4a ed. 2008 Project Management Institute Ed. ISBN: 978-1-933890-67-8

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
L'esame è diviso in 3 parti:
1) La valutazione della relazione scritta che gli studenti a piccoli gruppi dovranno preparare su un caso di studio reale coinvolgente un fiume naturale. Le relazioni verranno esposte a fine corso da tutti i gruppi, tramite presentazione orale che coinvolgerà a turno ogni singolo elemento del gruppo. Il voto conseguito pesa il 20% del totale.
2) La prima parte dell'esame scritto consisterà nel rispondere a una domanda aperta su un tema della prima parte del corso. Il candidato 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% del totale.
3) La seconda parte dello scritto richiede di risolvere un problema progettuale riguardante uno dei temi trattati nella seconda parte del corso. In questa fase dello scritto è consentito sfogliare appunti, dispense o testi. Il voto conseguito pesa il 40% del totale.
Successivamente, è possibile svolgere anche un esame orale facoltativo.

ACQUEDOTTI E FOGNATURE

La prova finale consiste nella presentazione delle esercitazioni, integrata da questioni cui rispondere oralmente concernenti l'intero programma.

MODALITÀ DI VERIFICA DELL’APPRENDIMENTO

IDRAULICA FLUVIALE
L’esame è di tipo orale con colloquio della durata di circa 20-30 minuti nel quale sarà richiesto all’allievo di dimostrare la maturità acquisita nell’affrontare problematiche di tipo idraulico connesse all’evoluzione di un sistema fluviale


ACQUEDOTTI E FOGNATURE
La prova finale consiste nella presentazione delle esercitazioni, integrata da questioni cui rispondere oralmente concernenti l'intero programma.