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SETTORE “IDRAULICA E COSTRUZIONI IDRAULICHE”

 

L'area culturale, scientifica e didattica, che fa capo ai raggruppamenti disciplinari dell' Idraulica e delle Costruzioni Idrauliche e' indirizzata verso lo studio dei problemi delle acque nei campi dell’Ingegneria Civile e dell’Ingegneria per l’ambiente e del territorio. Essa si pone come naturale polo di attrazione delle problematiche del settore, la cui particolare vocazione a Parma e' rappresentata dalla presenza di organi di gestione e governo delle acque di importanza sovraregionale (Agenzia Interregionale per il Po, Autorità di bacino del Po, Servizio Idrografico). Particolare attenzione e' rivolta pertanto alle problematiche di Protezione idraulica del territorio, senza comunque trascurare quelle piu' classiche dell’Idraulica e delle Costruzioni Idrauliche.

 

Nel campo della Protezione Idraulica dalle acque di superficie vengono approfondite tematiche di ricerca attinenti alla quantificazione e gestione del rischio idraulico sul territorio, con applicazione di modelli matematici per la formazione e propagazione delle piene fluviali, dinamica delle inondazioni, progetto e verifica di casse di espansione. Altri temi specialistici sono l'analisi dei debris flow, con particolare attenzione alla reologia dei fluidi ed alla propagazione delle correnti, e la modellazione dei fenomeni di trasporto solido e di inquinanti a scala di bacino. Gli studi in questo settore affrontano sia argomenti di ricerca pura che applicata, quest’ultima attraverso numerose convenzioni stipulate con Enti privati e soprattutto pubblici, tra i quali meritano di essere menzionati l’Autorità di Bacino del Po, l’ Agenzia Interregionale per il Po, la Regione Emilia-Romagna, la Provincia di Parma.

 

Per quanto riguarda gli aspetti della Protezione Idraulica delle acque sotterranee vengono svolti studi sulle problematiche quantitative e qualitative degli acquiferi; in particolare la modellazione matematica del flusso idrico negli acquiferi regionali e' utilizzata allo scopo di individuare strategie piu' efficienti nella gestione delle risorse idriche. Nel settore delle indagini sulla qualità delle acque di falda vengono condotti studi sperimentali e teorico-numerici. Mediante sperimentazione sul campo si perfezionano sistemi originali per la caratterizzazione dello stato di inquinamento degli acquiferi che comportino una maggiore efficienza e un minore costo di indagine. Studi teorico-numerici sono in corso per la simulazione del trasporto di inquinanti nelle falde acquifere allo scopo di descrivere compiutamente l’evoluzione degli episodi di inquinamento (problema diretto) e per la individuazione dei parametri idraulici (problema inverso) che condizionano il comportamento della falda acquifera.

 

Nel campo dell’Idraulica vengono svolti studi sperimentali nel settore della turbolenza delle onde di mare in condizioni di frangimento e nella swash zone, in collaborazione con altre Università Italiane e Straniere e nell'ambito di progetti di ricerca Europei. Un altro settore di approfondimento e' la dinamica e la reologia di sistemi granulari e di fluidi non Newtoniani, con particolare interesse ai fenomeni di instabilità superficiale di correnti a pelo libero e all’interazione tra turbolenza e pelo libero. Gli studi sono sperimentali e teorici. Alcuni studi teorici sono rivolti anche all'analisi del trasporto solido in condizioni di sheet flow. Il settore delle misure idrauliche ha sviluppato strumentazione innovativa per la misura di velocità tangenziale 2-D di miscele granulari.

 

Accanto a questi argomenti, vengono anche affrontati i temi piu' tradizionali delle Costruzioni Idrauliche quali acquedotti, fognature, scaricatori e vasche di smorzamento delle dighe, protezioni fluviali longitudinali e trasversali, ecc.

 

L'attività di ricerca in tutti questi settori si sviluppa sia su base sperimentale, appoggiandosi al laboratorio di Idraulica, che attraverso la modellistica matematica.

 

 

Piu' in particolare si svolgono ricerche specialistiche sui seguenti argomenti:

-  indagini sperimentali e numeriche sui fenomeni di propagazione delle piene fluviali e sulla dinamica di allagamenti causati da esondazioni o cedimenti strutturali (dam-break);

-   studio di moti filtranti in rilevati arginali in condizioni sature ed insature;

- ottimizzazione del progetto e della gestione di acquedotti, sia dal punto di vista quantitativo, che della qualità dell'acqua distribuita quando essa provenga da fonti di approvvigionamento differenti ed abbia subito un trattamento;

- sviluppo di procedure teorico-numeriche per la ricostruzione della storia del rilascio degli inquinanti in falda; la ricostruzione della storia del rilascio consente una migliore previsione dell’evoluzione dell’inquinamento e si e' rivelato di cruciale importanza in occasione di controversie giuridiche conseguenti a episodi di inquinamento ambientale.

- indagini sperimentali sulla dinamica della swash zone;

-  indagini sperimentali sull'interazione tra turbolenza di forte intensità e pelo libero;

- indagini analitiche sulla formazione di roll waves di ampiezza finita di fluidi non Newtoniani;

- indagini sperimentali sulla spinta esercitata da una corrente granulare su un ostacolo;

- modellazione di trasporto solido e della diffusione di inquinanti a scala di bacino e a scala d'asta, con rappresentazione del territorio da DEM.

 

 

Brevetti

Strumento ottico per la misura di velocità tangenziale bidimensionale, Domanda di Brevetto di Invenzione Industriale PR2004A000002, 2004

 

 

Programmi di ricerca scientifica di rilevante interesse nazionale (MIUR-COFIN)

Trasporto di contaminanti tossici e/o radioattivi nelle acque sotterranee: modellazione e validazione sperimentale per la soluzione del problema diretto e inverso.

Responsabile scientifico nazionale: prof. Marzio Marseguerra (Politecnico di Milano). Responsabile locale prof. Maria Giovanna Tanda. Anni 2002-2004.

 

Trasporto di contaminanti tossici e/o radioattivi in mezzi porosi naturali e artificiali: modelli ed esperimenti.

Responsabile scientifico nazionale: prof. Marzio Marseguerra (Politecnico di Milano). Responsabile locale prof. Maria Giovanna Tanda. Anni 2004-2006.

 

 

 

Progetti di ricerca europei

INCORE - Integrated Concept for Groundwater Remediation (Contract No. EVK1-CT-1999-00017).

Responsabile locale (per l’U.O. del Politecnico di Milano) prof. Maria Giovanna Tanda. Anni 2000-2003.

 

 

 

Convenzioni

- Società Sangemini S.p.A. “Allestimento del modello matematico quali-quantitativo della falda acquifera Sangemini”, responsabile scientifico prof. Maria Giovanna Tanda. Anni 2002-2003.

- Autorità di Bacino del Fiume Po “Definizione di scenari di inondazione a seguito di rotta arginale mediante impiego di un modello numerico 2D nell’area in destra Po, tra la confluenza del Secchia e Panaro”, responsabile scientifico prof. Paolo Mignosa. Anni 2001-2002.

- Autorità di Bacino del Fiume Po “Definizione di scenari di inondazione a seguito di rotta arginale mediante impiego di modellazioni idrauliche bidimensionali nel comparto idraulico  Parma-Enza”, responsabile scientifico prof. Paolo Mignosa. Anno 2004.

- Agenzia Interregionale per il Po (AIPO) “Convenzione per l’allestimento e l’utilizzo di un nuovo laboratorio di modellistica idraulica in località Boretto (RE)”. Anni 2003-2005.

- Regione Emilia Romagna (Servizio Difesa del Suolo) “Studio della messa in sicurezza del territorio parmense, con particolare riferimento alla realizzazione della cassa di espansione del torrente Baganza”, responsabile scientifico prof. Paolo Mignosa. Anni 2003-2004.

- Amministrazione provinciale di Parma “Ricerche interdisciplinari per la valutazione delle risorse idriche del territorio montano della Provincia di Parma”, in collaborazione con altri Dipartimenti, responsabile per il DICATeA prof. Paolo Mignosa. Anni 2003-2004.

- Impresa Biondi S.p.A. “Realizzazione di modello fisico degli scarichi di fondo del manufatto regolatore del bancino di laminazione A3 sul torrente Arno a monte di Gallarate”, responsabile scientifico prof. Paolo Mignosa. Anno 2003.

- Amministrazione Provinciale di Genova “Realizzazione di modello fisico della confluenza del torrente Varenna con il Rio Cantalupo”, responsabile scientifico prof. Maria Giovanna Tanda. Anno 2004.

 

Personale strutturato

prof. Paolo Mignosa

prof. Massimo Ferraresi

prof. Sandro Longo

prof. Maria Giovanna Tanda

prof. Francesca Aureli

prof. Andrea Maranzoni

prof. Andrea Zanini

 

 

Assegnisti di ricerca

ing. Marco D'Oria

ing. Renato Vacondio

 

Dottorandi

ing. Donato Citarella

 

 

Pubblicazioni recenti

 

  1. ALBERTI L. & A. ZANINI, Application of the integral pumping test in Milano. In “First conference on Applied environmental Geology in central and eastern Europe”, Vienna 7-10 Ottobre 2003
  2. AURELI F. & P. MIGNOSA, Flooding scenarios due to levee breaking in the Po river, Water Management 157, 2004.
  3. AURELI F., MARANZONI A. & P. MIGNOSA, Experimental modeling of rapidly varying flows on wet bed and in presence of submersible obstacles,  Second International Conference on Fluvial Hydraulics “River Flow 2004”, Naples, 23-25 June 2004.
  4. AURELI F., MARANZONI A. & P. MIGNOSA, Synthetic hydrographs as a design tool for flood routing evaluation,  Second International Conference on Fluvial Hydraulics “River Flow 2004”, Naples, 23-25 June 2004.
  5. BUTERA I. & TANDA M. La ricostruzione della storia del rilascio di inquinanti negli acquiferi: impiego di rilevazioni a tempi diversi e impatto delle eterogeneità dell'acquifero. L'ACQUA. vol. 3, pp. 27-35 ISSN: 1125-1255, 2004.
  6. BUTERA I. & TANDA M.G., Analysing river bank seepage with a synthetic design hydrograph, ICE – Proceedings of the Institution of Civil Engineers, June 2006, Volume 159, pp. 119-127, ISSN 1741 7589.
  7. BUTERA I., TANDA M.G. & ZANINI A., The recovering of the pollutant release function in unsaturated aquifers, in XXX – Convegno di Idraulica e Costruzioni Idrauliche – IDRA 2006, Roma, Settembre 2006.
  8. COLOMBO E., DEANGELIS M.L., DE BORTOLI E. & M.G. TANDA, Comparison of Management Scenarii in a Regional Groundwater System, J. River Basin Management, Vol.1, No.3, 2003
  9. FERRARESI, M. & S. LONGO,  Modello distribuito di qualità delle acque superficiali a scala di bacino. Atti del XXVIII Convegno di Idraulica e Costruzioni Idrauliche, Potenza, 2002.
  10. LONGO, S. & A. LAMBERTI,  Granular shear flow mechanics. Experiments in Fluids 32/3, pp 313-325, DOI 10.1007/s003480100359, 2002.
  11. LONGO, S. & M. FERRARESI, Modello distribuito di erosione a scala di bacino. Atti del XXVIII Convegno di Idraulica e Costruzioni Idrauliche, Potenza, 2002.
  12. LONGO, S. & M. PETTI, Misure e Controlli Idraulici. McGraw-Hill Italia, Collana di Istruzione Scientifica, serie di Ambiente e Territorio (in italian) ISBN 88-386-6137-5, XI+415 pp., 2005.
  13. LONGO, S., PETTI, M. & LOSADA, I.J., Turbulence in the surf zone and in the swash zone: a review. Coastal Engineering, Elsevier, Vol. 45/3-4, pp.129-147, 2002.
  14. LONGO, S., The Effects of Air Bubbles on Ultrasound Velocity Measurements. DOI : 10.1007/s00348-006-0183-0. Experiments in Fluids, Springer, 41/4, pp 593-602, 2006.
  15. LONGO, S., Turbulence under spilling breakers using wavelets. Experiments in Fluids, 34/2, pp. 181-191, DOI 10.1007/s00348-002-0545-1, 2003.
  16. LONGO, S., Turbulence under spilling breakers using wavelets. Experiments in Fluids, Springer, 34/2, pp 181-191, DOI 10.1007/s00348-002-0545-1, 2003.
  17. LONGO, S., Two-phase Flow Modeling of Sediment Motion in Sheet-flows above Plane Beds. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE  , Vol. 131, No 5, pp. 366-379,  ISSN 0733-9429/2005/5-1-16, doi:10.1061/(ASCE)0733-9429, 131:5(366), 2005.
  18. MAIONE U., MIGNOSA P. & M. TOMIROTTI, Regional estimation of synthetic design hydrographs, J. River Basin Management, Vol.1, No.2, 2003.
  19. PETTI, M. & S. LONGO, Turbulence experiments in the swash zone. Coastal Engineering, Elsevier, Vol. 43/1, pp.1-24, 2001.
  20. TANDA M. . Trasporto degli inquinanti nel saturo. In: LUCA BONOMI. Bonifica dei siti Caratterizzazione e tecnologie di risanamento. (vol. 1, pp. 222-233). ISBN: 88-386-6278-9,  2006.
  21. TANDA M.G. Recenti sviluppi nell’idrologia delle acque sotterranee, Relazione alla Conferenza Nazionale “Il monitoraggio idrologico in Italia”, Roma 10-11 Novembre 2005, Supplemento alla Rivista L’Acqua, n.4/2006.

 

 

Figura 1 Modello matematico della falda acquifera San Gemini

 

Figura 2.  Esperienza di laboratorio (fotografia in alto) e simulazione numerica (in basso) del campo delle altezze idriche causato dall’apertura brusca di una paratoia.

Figura 3. Campo di velocità di una miscela granulare intorno ad un ostacolo cilindrico. Elaborazione di misure PIV.