Presentazione Il corso completa la preparazione di base degli Ingegneri Ambientali con concetti e metodologie di fondamento per l'ingegneria delle acque. Il modulo di Idraulica Ambientale consente agli allievi di comprendere e modellare alcuni dei principali processi che contraddistinguono il moto dei fluidi nell'ambiente naturale e costruito. Particolare riguardo è posto all'ambiente fluviale e all’ambiente antropizzato. Inoltre, lo studente è in grado di applicare tecniche volte a valutare la vulnerabilità dei sistemi idrici nei confronti di pressioni antropiche/naturali.

Risultati attesi Il modulo (dedicato all'Idraulica Ambientale) è volto a fornire conoscenze riguardo i flussi turbolenti, e i processi di trasporto nei fluidi, la morfodinamica fluviale, l’ecoidraulica e l’ecoidrologia, con particolare attenzione all'ambiente fluviale e all’ambiente urbano. Per entrambi i moduli, sono previste esercitazioni su dati di campo in modo tale da mostrare casi reali agli allievi e fare acquisire loro le abilità necessarie per trattarli. Tramite le esercitazioni e lo studio dell'articolo scientifico e la sua esposizione in pubblico, ulteriori obiettivi di apprendimento attesi saranno: - Capacità di approfondire autonomamente un tema legato alla gestione delle acque in ambito ambientale - Capacità di gestire il tempo e le risorse - Capacità di riflettere sui temi etici, sociali, culturali connessi alla gestione delle acque in ambito ambientale - Capacità di lavorare in team - Capacità di presentare in pubblico il proprio lavoro

Conoscenza del calcolo differenziale ed integrale. Conoscenze di base di Probabilità e Statistica. Conoscenza della Meccanica e dell'Idraulica.

Modulo Idraulica Ambientale Introduzione: il moto dei fluidi negli ambienti naturali e antropizzati 1) Turbolenza. Aspetti introduttivi. Concetto di media temporale, media di insieme, autocorrelazione e spettro. Equazioni fondamentali (moto medio, energia cinetica del moto medio, energia cinetica turbolenta). Modello della cascata dei vortici e scale fondamentali della turbolenza. Turbolenza libera (getti, scie e strati di miscelamento) e turbolenza di parete. 2) Processi di trasporto nei fluidi. Aspetti introduttivi. Diffusione molecolare: legge di Fick, equazione di diffusione, funzione di Green, equazione di diffusione-convezione. Diffusione turbolenta: teoria di Taylor, cenni alla teoria di Batchelor. Dispersione per shear: caso laminare e caso turbolento, equazione di dispersione-convezione. 3) Processi di trasporto nei fiumi. Introduzione al problema. Valutazione dei coefficienti di diffusione turbolenta. Problemi di dispersione longitudinale. Trasporto di inquinanti, di nutrienti, di semi e di sedimenti. Trasporto iporreico, modellazione idrodinamica e zonazione chimica riparia. Morfodinamica fluviale. Trasporto solido al fondo ed in sospensione. Principali forme fluviali: ripples, dune, barre e meandri. Fiumi meandriformi e braided. Equazioni della morfodinamica. Ipotesi di acque basse, modelli 2D e modelli 1D. Eco-idraulica: interazione tra processi ecologici e fenomeni idraulici. Laghi: cenni sui moti dei fluidi stratificati. 4) L’ambiente costruito ed antropizzato: concetti generali, ecoidraulica ed ecoidrologia applicate al contesto urbano, servizi ecosistemici e loro valutazione. Effetti dei cambiamenti climatici e dell’urbanizzazione sul ciclo dell’acqua in ambito urbano. Sostenibilità urbana e vivibilità: Spazi verdi urbani, infrastrutture green e blue. 

Il modulo è organizzato in lezioni in aula, esercitazioni e seminari Le lezioni in aula riguarderanno le tematiche descritte nel programma Gli allievi, suddivisi in gruppi di circa 3-4 persone, svolgeranno esercitazioni di tipo numerico. Tali esercitazioni saranno raccolte in relazioni da presentare durante l'esame. Si prevede una serie di seminari su argomenti specifici tenuti da esperti con particolare attenzione all mondo lavorativo. Inoltre, agli studenti, suddivisi in gruppi di 3-4 persone, verrà richiesto di svolgere una ricerca su un argomento a scelta riguardante il macro-tema Acqua. Tale ricerca verrà svolta sulla base di #1 articolo scientifico pertinente l’argomento scelto. Utilizzando le banche dati scientifiche Scopus o Web of Science, ogni gruppo dovrà selezionare l’articolo scientifico (articolo in lingua inglese e pubblicato su rivista internazionale) e descriverlo in una presentazione orale in aula ai docenti e ai colleghi. Ogni presentazione durerà 12 minuti (a cui si aggiungeranno 3 minuti per le domande) e ricalcherà la struttura dell'articolo scientifico selezionato (descrizione del problema, materiali e metodi, risultati e conclusioni). La scelta della modalità di presentazione (e.g. PowerPoint, Keynote, è a libera scelta dello studente) La valutazione della presentazione sarà assegnata dai docenti con un voto variabile da -1 a +2 punti (trentesimi). In particolare, la votazione pari a -1 verrà assegnata a chi non presenterà la suddetta ricerca. Tale votazione verrà applicata a tutti gli studenti iscritti al corso per l’attuale A.A. e indipendentemente dall’anno di frequenza. Eventuali voti della ricerca conseguiti negli anni passati potranno essere recuperati a scelta dello studente. Il voto della ricerca contribuirà a comporre il voto finale. La votazione conseguita verrà sommata aritmeticamente alla media dei voti conseguiti nei due moduli (Idraulica ambientale e Idrologia Operativa)

Modulo di Idraulica Ambientale. Materiale distribuito dal docente. Testi di approfondimento. Kundu, Cohen, FluidMechanics, Academic Press, 2002. Henderson, Open-channel flow, Prentice-Hall, 1966. Pope, Turbulence, Cambridge Univ., 2000. Fischer et al, Mixing in inland and coastal waters, Academic Press, 1979. D'Odorico P., Porporato A., Wilkinson Runyan C. Dryland Ecohydrology, Springer International Publishing, 2019.

Modalità di esame: Prova orale obbligatoria;

L’esame è volto ad accertare la conoscenza degli argomenti elencati nel programma ufficiale del corso e la capacità di applicare la teoria ed i relativi metodi di calcolo alla soluzione di esercizi. La verifica dell'apprendimento si svolgerà in forma di colloquio orale online, volto a valutare le conoscenze teoriche apprese durante le lezioni e la competenze acquisite ed affinate durante le esercitazioni. Allo studente verranno poste domande sia sul programma svolto in aula sia sulle esercitazioni. La votazione del modulo sarà espressa in trentesimi con voto compreso tra 0 a 30 con lode (corrispondente a 33). La votazione finale sarà calcolata come media aritmetica dei due voti pertinenti i singoli moduli. A tale media verrà sommata aritmeticamente la votazione (da -1 a 2/trentesimi) conseguita durante la presentazione della ricerca relativa all’articolo scientifico.

Modalità di esame: Prova orale obbligatoria;

L’esame è volto ad accertare la conoscenza degli argomenti elencati nel programma ufficiale del corso e la capacità di applicare la teoria ed i relativi metodi di calcolo alla soluzione di esercizi. La verifica dell'apprendimento si svolgerà in forma di colloquio orale (online o in presenza) volto a valutare le conoscenze teoriche apprese durante le lezioni e la competenze acquisite ed affinate durante le esercitazioni. Allo studente verranno poste domande sia sul programma svolto in aula sia sulle esercitazioni. La votazione del modulo sarà espressa in trentesimi con voto compreso tra 0 a 30 con lode (corrispondente a 33). La votazione finale sarà calcolata come media aritmetica dei due voti pertinenti i singoli moduli. A tale media verrà sommata aritmeticamente la votazione conseguita durante la presentazione della ricerca relativa all’articolo scientifico.