L IDROLOGIA ED IL CICLO IDROLOGICO

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2 L IDROLOGIA ED IL CICLO IDROLOGICO L idrologia è la scienza che studia l acqua sul nostro pianeta. In particolare, l idrologia considera: - la distribuzione spaziale e temporale dell acqua; - la sua circolazione (nelle diverse fasi - solida, liquida, vapore - e nei diversi ambienti); - la sua disponibilità; - le sue proprietà fisiche e chimiche, e le relazioni con l ambiente; comprese quelle con gli organismi viventi. Il bilancio idrologico del pianeta Alcune osservazioni: 1. Il bilancio è in equilibrio Precipitazione= 112*(7/10)+72*(3/10)=1000 Evaporazione= 41*(3/10)+125*(7/10)=998 ( la differenza è dovuta alle incertezze nelle diverse stime).

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4 L IDROLOGIA in pratica Allo specialista in idrologia si richiedono competenze in tre campi specifici: 1. Uso dell acqua. Si devono definire i flussi idrici di ingresso ad un sistema di gestione delle risorse idriche per diversi scenari (inclusi quelli relativi a condizioni di magra) e simulare il comportamento del sistema a fronte di diverse politiche di prelievo o di definizione dei vincoli ambientali (p. es.: a fronte di specifici valori di deflusso minimo vitale). In tale ambito, l idrologia fornisce indicazioni specifiche per la gestione e la pianificazione delle risorse idriche, dove la validità di diverse opzioni di uso delle acqua sono esaminate tramite valutazioni di tipo economico, tecnico, legale e politico.

5 Flood discharge Q Hydraulics Y Flood level Exceedence probability Flood damage Land Management Hydrology D P 2. Controllo delle acqua e difesa del suolo. Controllo degli estremi idrologici: quindi principalmente delle piene e dei processi erosivi e di trasporto di sedimenti che hanno luogo durante le piene. Progettazione di interventi strutturali di controllo (dighe di laminazione, arginature, briglie,..), di schemi di gestione (delineazione di aree inondabili, previsione di piena). Forte interazione con l ingegneria idraulica.

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8 3. Controllo della qualità delle acque. Prevenzione di diffusione di inquinanti o contaminanti nei diversi corpi idrici naturali (superficiale e profondi), e progettazione e gestione delle operazioni di bonifica. Analisi dell inquinamento di origine concentrata e diffusa. Forte interazione con l ecologia, la biologia, la geologia, l ingegneria ambientale.

9 PROGRAMMA Idrologia IAT (3CFU) 2007/08 L'acqua nell'atmosfera: Richiami sulle leggi di stato per l'aria secca e umida. Trasformazioni pseudoadiabatiche. Struttura verticale dell'atmosfera. Misure di temperatura, umidità e pressione dell'aria. Misure di vento. La formazione delle precipitazioni. La misura delle precipitazioni: Tipi di pluviometro e principi di misura. Metodo dei topoieti. L'acqua nel suolo: Proprietà idrauliche dei suoli. Fenomeni gravitazionali e capillari. Schemi di infiltrazione e filtrazione nei mezzi non saturi. L'evaporazione e l'evapotraspirazione: Il bilancio energetico della superficie terrestre. Componenti radiative. Componenti di flusso turbolento. Valori potenziali ed effettivi. Principi di telerilevamento. Misure remote di variabili e flussi idrologici. Scorrimento superficiale: Intercettazione. Definizione di precipitazione efficace. Idrografia e ipsometria: Definizione di bacino imbrifero. Parametri morfometrici planoaltimetrici. Identificazione e gerarchizzazione del reticolo idrografico. Parametri morfometrici del reticolo idrografico. Misure idrometriche: Strumenti e tecniche di misura di livelli idrici e velocità nei corsi d'acqua. Scale di deflusso. Misure di portata liquida. Modelli probabilistici degli estremi idrologici: Richiami sulle distribuzioni di estremo. Tempi di ritorno. Analisi dei colmi di piena. Linee segnalatrici di possibilità pluviometrica. Bilancio idrologico di bacino: Organizzazione dei dati e delle basi conoscitive di riferimento. Schemi semplificati per le componenti di bilancio. Modelli concettuali degli eventi di piena: Ietogrammi di progetto. L'idrogramma istantaneo unitario, sintetico e geomorfologico.

10 ORARIO EFFETTIVO LEZIONI Martedì 11:30 13:00 Mercoledì 14:00 15:15 15:30 16:30 RICEVIMENTO STUDENTI (S. MARTA) Martedì 9:00 10:30 Mercoledì 18:00 19:30 MODALITÀ DI VERIFICA DELL APPRENDIMENTO (Corso integrato con Costruzioni Idrauliche) - Analisi del bilancio idrologico e modellistica di piena per un bacino assegnato (elaborato di gruppo, max. 3 persone) sul quale verrà effettuato il progetto di Costruzioni Idrauliche, con discussione anche di argomenti del corso. MATERIALE DI SUPPORTO guide didattiche: Moisello Ugo: Grandezze e fenomeni idrologici, La Goliardica Pavese, Bras Rafael: Hydrology, an introduction to hydrologic science, Wesley Pub., opere di consultazione: Maione Ugo, Moisello Ugo: Elementi di statistica per l'idrologia, La Goliardica Pavese, Maione Ugo: Le piene fluviali, La Goliardica Pavese, Strahler A.: Physical geography, J. Wiley, New York, appunti del corso e materiale per l analisi di bacino:

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12 L assegnazione del caso di studio (piccolo bacino idrografico) viene effettuata via posta elettronica all indirizzo del docente con riferimento alla CTR 1:10,000 della Regione Toscana. Lo studente sceglie una zona di proprio interesse (esclusa la pianao FI-PO-PT), comunicandola nella richiesta di assegnazione del caso di studio tramite i codici di 3 tavolette della suddetta CTR.