IDROLOGIA

Contenuti:
L’insegnamento intende fornire le conoscenze necessarie per giungere alla stima delle portate di piena necessarie alla progettazione delle opere di protezione idraulica del territorio.
L’insegnamento si configura come la naturale evoluzione di quello di Idraulica (di cui richiede parte delle conoscenze) e si pone come propedeutico per quelli di Infrastrutture Idrauliche, Sistemazione dei bacini Idrografici ed Impianti Idraulici.
Argomenti teorici:
Interpretazione delle variabili idrologiche come variabili casuali; rappresentazione delle serie empiriche; misure di tendenza centrale e di dispersione dei campioni di variabili aleatorie. Distribuzioni di probabilità; Stima dei parametri: metodi dei momenti e dei minimi quadrati; rappresentazione dei campioni di osservazioni sperimentali su carte probabilistiche. Tempo di ritorno.
1. Pluviometri, pluviografi; informazioni contenute negli Annali Idrologici, parte I; scale temporali di interesse ai fini progettuali; regimi pluviometrici italiani; metodi di stima spaziale delle precipitazioni: topoieti, isoiete, metodi a griglia; elaborazione statistica dei dati pluviometrici: curve di possibilità pluviometrica puntuali e spaziali; coefficienti di riduzione all'area.
2. Principali caratteristiche del bacino idrografico: curva ipsografica, pendenza dei versanti, fattori di forma, organizzazione del reticolo idrografico. Perdite idrologiche: intercezione, immagazzinamento, infiltrazione (metodo di Horton, del Soil Conservation Service (CN) e dell'indice ). Metodi di misura dei livelli idrometrici e della velocità: idrometri, mulinelli; metodi di calcolo della portata; scale di deflusso; informazioni contenute negli Annali Idrologici, parte II; curve di durata delle portate; regimi idrologici italiani. Bilancio idrologico: volume di controllo, descrizione dei processi, equazione di bilancio idrologico, coefficiente di deflusso e di afflusso.
3. Genesi e cause delle piene fluviali; analisi dell'idrogramma di piena e metodi di separazione delle componenti superficiale e sotterranea; modellazione matematica della trasformazione afflussi-deflussi: modelli di piena e modelli completi; modelli lineari: ipotesi e limiti, integrale di convoluzione, teoria dell'Idrogramma Unitario Istantaneo; IUH di un modello composto da più modelli in serie o parallelo; modelli concettuali: ipotesi, equazioni costitutive, IUH per i modelli dell'invaso, di corrivazione, di Nash; metodologie di stima dei parametri dei modelli concettuali: metodo dei momenti e dei minimi quadrati.
4. Metodologie statistiche e tecniche di regionalizzazione; metodo della portata indice; metodologie basate sulla trasformazione afflussi-deflussi; ordini di grandezza per i principali corsi d'acqua italiani.
5. Alvei a debole e a forte pendenza. Correnti lente e veloci. Risalto idraulico e sua localizzazione. Tracciamento e calcolo dei profili in alvei prismatici e naturali. Brusche variazioni di sezione: passaggi attraverso strettoie e su soglie.
Esercitazioni:
1. Elaborazione delle curve di possibilità pluviometrica, con metodo diretto e vincolato, per tutte le stazioni pluviografiche appartenenti ad un bacino idrografico.
2. Separazione dell’idrogramma di piena nelle sue componenti superficiale e profonda. Individuazione della pioggia netta.
3. Taratura di un modello di trasformazione afflussi-deflussi a due parametri mediante il metodo dei momenti ed il metodo dei minimi quadrati. Ricostruzione di un’onda di piena mediante discretizzazione dell’integrale di convoluzione.
4. Elaborazioni statistiche delle portate al colmo massime annue e delle portate medie giornaliere massime annue. Interpretazione mediante distribuzioni di probabilità.
5. Tracciamento qualitativo e quantitativo di un profilo di moto permanente in alveo prismatico con il metodo direct-step in presenza di passaggi di corrente da lenta a veloce e viceversa, con individuazione dei risalti idraulici.