IDROLOGIA APPLICATA ALLE INFRASTRUTTURE VIARIE

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1 DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILE E ARCHITETTURA (DICAR) Corso di laurea magistrale in Ingegneria civile delle acque e dei trasporti Anno accademico 2016/ anno - Curriculum Ingegneria dei trasporti IDROLOGIA APPLICATA ALLE INFRASTRUTTURE VIARIE ICAR/02-9 CFU - 2 semestre Docente titolare dell'insegnamento CARLO MODICA cmodica@dica.unict.it Edificio / Indirizzo: Dipartimento Ingegneria Civile e Architettura - Sez. Ingegneria Idraulica e Sanitaria-Ambientale - Edificio 10 - Via Santa Sofia 64, CATANIA Telefono: Orario ricevimento: sempre, su appuntamento OBIETTIVI FORMATIVI Fornire le conoscenze di base dell'idrologia anche con riferimento agli aspetti applicativi riguardanti la difesa del corpo stradale dalle acque esterne e la raccolta e lo smaltimento delle acque della sede stradale. PREREQUISITI RICHIESTI Conoscenze di Idraulica e avere svolto il progetto di un tratto di strada in precedenti corsi FREQUENZA LEZIONI Fortemente consigliata CONTENUTI DEL CORSO 1. INTRODUZIONE AL CICLO IDROLOGICO Componenti del ciclo idrologico - Precipitazione - Evaporazione ed evapotraspirazione - Deflussi superficiali - Circolazione dell'acqua nel sottosuolo Bilancio idrologico in una regione - Distribuzione delle risorse idriche sulla terra Bilancio idrologico medio annuo della Sicilia - Effetti antropici sul ciclo idrologico. 2. GRANDEZZE E MISURE IDROMETEOROLOGICHE

2 Classificazione Grandezze idrometeorologiche Misure e strumenti di misura Strumenti di misura delle grandezze idrometeorologiche Pluviometri Pluviografi Errori nella misura della precipitazione Telemisure Radar meteorologico - Misure idrometriche - Misure di livello Asta idrometrica Idrometro a galleggiante Idrometrografo a galleggiante Idrometro a bolle d aria Misuratore a ultrasuoni Celle piezoresistive - Strumenti di misura delle velocità Mulinelli ad asse orizzontale Mulinelli ad asse verticale Teleferiche - Distribuzione della velocità in una sezione Calcolo della portata Scala delle portate Idrogramma. 3. DATI IDROLOGICI Annali idrologici Termometria Caratteristiche delle stazioni termometriche Osservazioni termometriche giornaliere Valori medi ed estremi della temperatura Pluviometria Caratteristiche delle stazioni pluviometriche Totali annui e mensili di precipitazione Precipitazioni di massima intensità Massime precipitazioni nell anno per più giorni consecutivi Precipitazioni di notevole intensità e breve durata Manto nevoso Osservatorio delle Acque della Regione Siciliana Servizio Informativo Agrometeorologico Siciliano. 4. STATISTICA DESCRITTIVA Popolazione, campione, dimensione del campione Analisi di frequenza Frequenza assoluta e relativa Calcolo delle frequenze Frequenza cumulata di Weibull Indici di tendenza centrale Indici di dispersione Indici di asimmetria Indici di curtosi Quantili Calcolo dei quantili Box-plot Correlazione: semplice e multipla Coefficiente di correlazione Regressione: semplice e multipla Stima dei parametri della regressione. 5. CENNI DI TEORIA DELLE PROBABILITÀ Definizioni di probabilità - Variabili casuali Funzione di ripartizione Funzione di densità di probabilità Momenti di una distribuzione Valore atteso e varianza Distribuzioni di probabilità di variabili casuali discrete (geometrica, binomiale, Poisson) Distribuzioni di probabilità di variabili casuali continue (normale, log-normale, di Pearson) - Stima dei parametri Metodo dei momenti - Metodo della massima verosimiglianza Verifica della bontà di adattamento Probability plot Test di adattamento. 6. PRECIPITAZIONI Valutazione degli afflussi ragguagliati Linee isoiete Topoieti Metodo dei triangoli - Piogge intense Dati disponibili - Distribuzioni di probabilità log-normale Distribuzione di probabilità di Gumbel - Curve di probabilità pluviometrica Curve di probabilità pluviometrica per durate inferiori a 1 ora. 7. CARATTERISTICHE DEI BACINI IDROGRAFICI Definizione di bacino idrografico Delimitazione dei bacini idrografici Caratteristiche di forma Pendenza Caratteristiche orografiche Curva ipsografica Densità di drenaggio - Ordinamento gerarchico del reticolo idrografico - Leggi di Horton (legge di biforcazione, legge delle lunghezze, legge delle aree). 8. CALCOLO DELLE PORTATE DI PIENA AL COLMO. Valutazione delle portate di piena Metodi empirici per bacini naturali (formule di Kresnik, Valentini, Pagliaro, Scimemi) - Curva inviluppo Metodi semiempirici per bacini naturali (formule di Forti, Gherardelli-Marchetti) - Analisi probabilistica dei dati di piena.

3 9. MODELLI DI TRASFORMAZIONE AFFLUSSI-DEFLUSSI Classificazione dei Modelli Afflussi-Deflussi (MAD) Processi idrologici e idraulici nei MAD Valutazione della pioggia efficace Coefficiente di deflusso (bacini urbani e bacini naturali) Velo idrico e ritenzione superficiale Modello di Linsley Modello di Tholin e Keifer Infiltrazione Equazioni di Horton Metodo del Curve Number Metodo Razionale Formula di Giandotti Valutazione del tempo di corrivazione (per bacini naturali e bacini urbani) Formula dell ASCE Metodo delle fasce isocorrive Metodo dell invaso lineare. 10. RACCOLTA E ALLONTANAMENTO DELLE ACQUE DALLE SEDI STRADALI Schemi di raccolta Manufatti tipo - Velo idrico sulla sede stradale Calcolo dell altezza del velo idrico Cunette e fossi di guardia Calcolo della portata di progetto Calcoli idraulici Caditoie (a griglia, a bocca di lupo, a fessura) Relazioni efficienza, rendimento e lunghezza della griglia Calcolo della portata smaltibile - Attraversamenti minori: tombini e ponticelli Criteri di progettazione dei tombini Dimensionamento dei tombini. 11. RACCOLTA E ALLONTANAMENTO DELLE ACQUE DA PONTI E SOTTOPASSI. Schemi di raccolta Distanza tra i bocchettoni Dimensionamento dei bocchettoni Calcolo dei collettori - Sottopassi criteri del progetto idraulico Impianti di sollevamento Dimensionamento camera di aspirazione. 12. SMALTIMENTO E SCARICO DELLE ACQUE Inquinanti sulle strade Normativa Acque di prima pioggia - Vasche di prima pioggia - Dispersione delle acque meteoriche Pozzi disperdenti Trincee di infiltrazione. TESTI DI RIFERIMENTO 1) MOISELLO U., Idrologia tecnica, La Goliardica Pavese, Pavia, ) MAIONE U., MOISELLO U., Elementi di statistica per l'idrologia, La Goliardica Pavese, Pavia, ) DA DEPPO L., DATEI C., Le opere idrauliche nelle costruzioni stradali, Editoriale BIOS, Cosenza, PROGRAMMAZIONE DEL CORSO * Argomenti Riferimenti testi 1 * Presentazione del corso 2 * Ciclo idrologico 1 3 * Misure idrometriche 1 4 * Dati idrologici 1 5 * Statistica descrittiva 2 6 * Regressione e correlazione 2 7 * Distribuzioni di probabilità 2

4 8 * Precipitazioni 1 9 * Curve di probabilità pluviometrica * Bacini idrografici 1 11 * Classificazione modelli afflussi-deflussi 1 12 * Processi idrologici nei modelli afflussi-deflussi 1 13 * Metodo razionale 1 14 * Valutazione del tempo di corrivazione 1 15 * Metodo delle fasce isocorrive 1 16 * Raccolta e allontanamento delle acque dalle sedi stradali 3 17 * Velo idrico 3 18 * Cunette e fossi di guardia 3 19 * Caditoie 3 20 * Raccolta e smaltimento da ponti e sottopassi 3 * Conoscenze minime irrinunciabili per il superamento dell'esame. N.B. La conoscenza degli argomenti contrassegnati con l'asterisco è condizione necessaria ma non sufficiente per il superamento dell'esame. Rispondere in maniera sufficiente o anche più che sufficiente alle domande su tali argomenti non assicura, pertanto, il superamento dell'esame. MATERIALE DIDATTICO "Slide" utilizzate durante le lezioni VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO L'esame consiste in una prova orale. Gli alunni devono presentare e discutere il fascicolo delle esercitazioni svolte e il progetto effettuato sulle opere di raccolta e smaltimento delle acque di un tratto di strada DATE DEGLI APPELLI Dato il limitato numero di studenti le date di esame vengono concordate con il singolo studente PROVE IN ITINERE In assenza di un periodo di sospensione della attività didattica non vengono svolte prove in itinere al fine

5 di non incentivare una minore frequenza alle lezioni.