Obiettivi Formativi

Il corso ha come obiettivo l’acquisizione da parte dello studente di un’adeguata conoscenza e comprensione dei fondamenti della disciplina a supporto di numerose applicazioni ingegneristiche, nonché lo sviluppo della capacità di implementare in maniera autonoma le nozioni acquisite per impostare, analizzare e risolvere problemi anche complessi mediante, ad esempio, l’utilizzo di procedure di elaborazione statistica delle informazioni idro-meteorologiche (ad es. precipitazioni, deflussi e portate) e di modelli idrologici di trasformazione degli afflussi in deflussi alla base della progettazione e verifica delle opere idrauliche. Lo studente conseguirà un’ampia e solida conoscenza delle tecniche di raccolta ed interpretazione statistica dei dati idro-meteorologici, nonché degli strumenti di modellistica idrologica di base per l’analisi degli eventi idrologici (piogge intense e portate di piena massime annuali). Più specificamente saranno in grado di utilizzare metodi probabilistici e strumenti modellistici orientati alla stima di grandezze di progetto di opere idrauliche quali tombinature, reti di drenaggio, argini fluviali, etc. Lo studente dovrà essere in grado di utilizzare le conoscenze teorico-pratiche acquisite per risolvere problematiche connesse alla gestione e mitigazione del rischio idraulico. Ciò verrà concretizzato mediante lo svolgimento di esercitazioni atte a stimolare la sensibilità progettuale, nonché la flessibilità dello studente nella risoluzione di problemi di simulazione della risposta idrologica dei bacini idrografici, anche con l’ausilio dei più attuali software di analisi e modellazione, quali Matlab. Un confronto continuo con il docente attraverso revisioni collegiali delle esercitazioni, consentirà allo studente di acquisire la padronanza delle soluzioni tecniche proposte e di comprenderne la relativa fattibilità. Lo studente dovrà essere in grado di valutare autonomamente, e secondo un approccio integrato, l'efficacia di ipotesi alternative anche diverse da quelle presentate durante il corso, e di identificare le migliori soluzioni in termini sia di modelli probabilistici, sia di modelli di simulazione idrologica. Le abilità comunicative dello studente, con particolare riguardo all’utilizzo di un linguaggio tecnico-scientifico adeguato ai temi del corso, saranno stimolate nella fase di redazione delle esercitazioni. In particolare, tutte le attività di progetto saranno accompagnate da relazioni atte a comunicare e giustificare le scelte operate. La discussione in forma scritta degli elaborati sarà, pertanto, lo strumento attraverso cui gli allievi saranno stimolati al confronto e, soprattutto, allo sviluppo delle capacità comunicative. Il raggiungimento di adeguate capacità di apprendimento da parte dello studente, tali da poter operare in modo efficace nell'ambito delle problematiche specifiche dell’idrologia tecnica, sarà perseguito, oltre che mediante la redazione degli elaborati progettuali, anche attraverso un aggiornamento continuo delle conoscenze acquisite durante il corso tramite la consultazione di materiale bibliografico e di banche dati, suggeriti dal docente, disponibili presso la biblioteca del Dipartimento di Ingegneria o reperibili in rete.

Metodi didattici

Lezioni frontali in aula. Esercitazioni guidate svolte dal docente in aula. Seminari. Le lezioni vengono svolte proiettando slide ed integrando con spiegazioni alla lavagna. Le slide del corso vengono regolarmente fornite agli studenti che seguono il corso e a coloro che non potendo seguire ne fanno richiesta al docente. La preparazione è altresì completata attraverso esercitazioni in larga parte svolte durante le ore di esercitazione. Per lo svolgimento di tali esercitazioni è previsto l’utilizzo di software quali Matlab e GIS open-source (ad es. Saga GIS e Q-GIS).

Prerequisiti

È richiesta la conoscenza dei concetti di base della statistica matematica e della teoria della probabilità, nonché dei principi fondamentali dell’Idraulica.

Verifiche dell'apprendimento

Il corso prevede un esame orale finale, valutato in trentesimi, che potrà essere sostenuto previa consegna, almeno una settimana prima della data dell'appello, degli elaborati relativi alle esercitazioni svolte prevalentemente in classe. L'esame orale consiste in un colloquio sugli argomenti trattati durante il corso e approfonditi mediante le esercitazioni. Tale colloquio sarà volto a valutare le conoscenze acquisite e la capacità dello studente di saper identificare le metodologie più idonee alla soluzione di specifici problemi in ambito idrologico in relazione alle specificità dei casi studio e alla disponibilità di dati. Gli elaborati non hanno una data di scadenza, ma è caldamente raccomandato agli studenti di sostenere l’esame entro un anno dalla consegna degli stessi.  Gli studenti non frequentanti possono rivolgersi al docente nelle ore di ricevimento per ricevere tutto il supporto necessario a completare gli elaborati e per avere chiarimenti sugli argomenti trattati durante le lezioni.

Programma del Corso

INTRODUZIONE AL CORSO: Obiettivi e campi di applicazione. Richiami sul ciclo idrologico. Effetti del cambiamento climatico sul ciclo idrologico. ANALISI STATISTICA DEI DATI: Autocorrelazione. Analisi di lunga memoria. Stazionarietà: componenti di una serie, destagionalizzazione, salti e trend. Analisi degli estremi tramite Peak Over Thresholds (POT): Generalized Pareto Distribution (GPD) e scelta dei valori soglia, relazione tra GPD e GEV, scelta tra l’approccio POT e Annual Maxima (AM). PIOGGE DI PROGETTO: Forme delle piogge di progetto: Ietogrammi sintetici triangolare e Chicago. Curve di Huff. Durata critica. STIMA DEL DEFLUSSO SUPERFICIALE: Richiami sul movimento dell'acqua nel mezzo insaturo e sui fattori che influenzano l'infiltrazione. Equazioni di Richards. Modelli semplificati: richiami sul modello di Horton e modello Green-Ampt. Infiltrazione effettiva. MODELLAZIONE DELLE PIENE: Modello GIUH. Modello SCS-UH. Modello di Clark. Il software HEC-HMS per la modellazione delle piene. ANALISI DI EVENTI DI MAGRA E SICCITÀ: Identificazione degli eventi di magra e di siccità. Caratterizzazione probabilistica delle caratteristiche degli eventi di magra e di siccità. Tempi di ritorno di siccità pluriennali. Indici e indicatori per il monitoraggio dell’evoluzione spazio-temporale delle siccità.